EP0950197B1 - Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras - Google Patents

Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras Download PDF

Info

Publication number
EP0950197B1
EP0950197B1 EP97953959A EP97953959A EP0950197B1 EP 0950197 B1 EP0950197 B1 EP 0950197B1 EP 97953959 A EP97953959 A EP 97953959A EP 97953959 A EP97953959 A EP 97953959A EP 0950197 B1 EP0950197 B1 EP 0950197B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
event
photodetectors
column
value
contribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97953959A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0950197A1 (en
Inventor
Alain Chapuis
Claude Janin
Michel Tararine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0950197A1 publication Critical patent/EP0950197A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0950197B1 publication Critical patent/EP0950197B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/161Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/164Scintigraphy
    • G01T1/1641Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
    • G01T1/1642Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/037Emission tomography

Definitions

  • the present invention relates to a device for determination of the position of an inducing event a signal in photodetectors, this position being, for example, spotted with respect to the set photodetecers. Such a position can be spotted by the center of gravity of the event in a landmark linked to photodetectors.
  • the invention applies in particular to the determining the position of an event from signals provided by photomultipliers equipping a gamma camera, the position being located relative to to the photomultipliers themselves.
  • gamma camera a camera sensitive to gamma radiation ( ⁇ ).
  • gamma radiation
  • gamma cameras allow visualize the distribution, in an organ, of molecules marked by a radioactive isotope injected to the patient.
  • Figure 1 shows a detection head 10 a gamma camera arranged in front of an organ 12 containing molecules labeled with a radioactive isotope.
  • the detection head 10 comprises a collimator 20, a scintillator crystal 22, a light guide 24 and a plurality of photomultiplier tubes 26 juxtaposed so as to cover one side of the guide of 24.
  • the scintillator is, for example, a NaI crystal (Tl).
  • the purpose of the collimator 20 is to select from all gamma radiation 30 emitted by the organ 12 those who reach the head of sensing substantially under normal incidence.
  • the selective nature of the collimator makes it possible to increase resolution and sharpness of the image produced.
  • the increase in the resolution is done at detriment of sensitivity. For example, for about 10,000 ⁇ photons emitted by the organ 12, a single photon is actually detected.
  • Photomultipliers 26 are designed to send a proportional electrical pulse number of light photons received from the scintillator for each event.
  • the photomultipliers 26 are not directly contiguous to the scintillator crystal 22 but are separated from this last by the light guide 24.
  • Photomultipliers emit a signal whose amplitude is proportional to the quantity total light produced in the scintillator by a gamma radiation, that is to say, proportional to its energy.
  • the individual signal of each photomultiplier also depends on the distance that the separates from the interaction point 30 of gamma radiation with the scintillator material. Indeed, every photomultiplier delivers a current pulse proportional to the luminous flux he has received.
  • small graphs A, B, C show that photomultipliers 26a, 26b and 26c located at different distances from an interaction point 30 deliver signals with amplitudes different.
  • the position of the interaction point 30 of a gamma photon is calculated in the gamma-camera from signals from all of the photomultipliers by weighting barycentric contributions of each photomultiplier.
  • Figure 2A shows the electrical wiring of a detection head 10 of a gamma camera, which connects this camera to a unit forming an image.
  • the detection head has a plurality of photomultipliers 26.
  • each photomultiplier 26 of the detection head is associated with four resistors denoted RX - , RX + , RY - and RY + .
  • the values of these resistors are specific to each photomultiplier and depend on the position of the photomultiplier in the detection head 10.
  • each photomultiplier is connected to the output 50 of said photomultiplier, shown in FIG. 2B with a current generator symbol. They are, on the other hand, respectively connected to common collecting lines denoted LX - , LX + , LY - , LY + , in FIG. 2A.
  • the lines LX - , LX + , LY - and LY + are in turn connected respectively to analog integrators 52X - , 52X + , 52Y - , 52Y + , and via these to analog / digital converters.
  • 54X - , 54X + , 54Y - , 54Y + The output of the converters 54X - , 54X + , 54Y - , 54Y + is directed to a digital operator 56.
  • the lines LX - , LX + , LY - , LY + are also connected to a common channel, called energy path. This channel also comprises an integrator 57 and an analog / digital converter 58 and its output is also directed towards the operator 56.
  • the calculation of the position of the interaction is tainted with uncertainty about fluctuations Poisson statistics of the number of light photons and the number of photoelectrons produced for each event, that is to say for each gamma photon detected.
  • the standard deviation of fluctuation is all the lower than the number of photons or photoelectron is high. Because of this phenomenon, he should collect the light most carefully possible.
  • the intrinsic spatial resolution of the camera is characterized by the width at half height of the distribution of calculated positions for the same collimated point source placed on the crystal scintillator.
  • the resolution is generally of the order of 3 to 4 mm.
  • the energy of a detected gamma photon is calculated by summing the contributions of all photomultipliers having received light. She is also tainted by a statistical fluctuation.
  • the energy resolution of the camera is characterized by the ratio of the halfway width of the distribution of calculated energies to the average value distribution, for the same source.
  • the energy resolution is usually the order of 9 to 11% for gamma rays of an energy 140 keV.
  • a gamma-camera type Anger has the advantage of being able to calculate time real the center of gravity of the photomultiplier signals with very simple means.
  • the system described previously has a limited number of components.
  • the resistors used to inject the signal from photomultipliers in the collector lines are very inexpensive.
  • U.S. Patent No. 5,576,547 proposes a method to correct the calculation of the total energy received by the detectors and deduce a corrected position of the event.
  • Correction tables are established in building for known event positions of histograms of the energy captured by the different detectors.
  • a camera such as the ANGER camera presents however also a major disadvantage which is a rate counting reduced.
  • Count rate means the number of events, that is, interactions between a ⁇ photon and the scintillator, that the camera is able to process per unit of time.
  • the device described in this application includes means for digitizing the signal provided by each detector and the energy of each photodetector is calculated with a correction for to keep track of the energy provided by events occurring while the current event is still In progress.
  • Gamma cameras are however used also in two other imaging techniques medical system where the limitation of the count rate is a crippling constraint.
  • the mitigation correction technique by transmission is to take into account, when formation of a medical image, of the own attenuation tissue of the patient surrounding the examined organ. For know this attenuation, we measure the transmission gamma radiation to a gamma camera through the body of the patient. For this purpose we take place to the patient between a very active external source and the detection head of the gamma camera. So, during the measurement of transmitted radiation, a high number events take place in the scintillator crystal. The high number of events per unit of time increases also the probability of having multiple events substantially simultaneous. Anger-type camera classic then turns out to be inappropriate.
  • the PET technique consists of injecting the patient with an element such as F 18 capable of emitting positrons.
  • the annihilation of a positron and an electron releases two ⁇ photons emitted in opposite directions and having an energy of 511 keV.
  • This physical phenomenon is used in the PET imaging technique.
  • a gamma camera is used with at least two detection heads arranged on either side of the patient.
  • the detection heads used are not equipped with a collimator. Indeed, an electronic processing of the information, said treatment of coincidence, makes it possible to select among the events those which coincide temporally, and to calculate thus the trajectory of the gamma photons.
  • the detection heads are therefore subject to high gamma radiation flux.
  • Gamma cameras Anger classics have a count rate generally too limited for such an application.
  • an Anger type gamma camera can function normally with a detection of 1.10 5 events per second, while in PET imaging it takes at least 1.10 6 events per second for normal operation.
  • Such a method makes it possible to process digitized data, and makes it possible to produce a position signal P 1 of the event with respect to all the N photodetectors.
  • the calculation of the raw position P 0 of the event can be performed by calculating the barycentric coordinates (X 0 , Y 0 ) of said event as a function of the N i, j and the position (Xc i, j , Yc i, j ) of each photodetector.
  • the calculation of the position P 1 of the event can be performed by calculating the barycentric coordinates (X 1 , Y 1 ) of said event as a function of the N ' i, j and the position (XC i, j , YC i, j ) of each photodetector.
  • the method according to the invention because of the choice of the function F, reduces the contribution of the photodetector which is in front of the presumed position of the event (and, possibly, of a number N 1 of photodetectors around this one): indeed, this (these) photodetector (s) bring (s) little information on the value of the position, or the barycentre of the event. Moreover, this function F gives an increased preponderance to the photodetectors located beyond that corresponding to the raw position P 0 of the event and the N 1 photodetectors.
  • a particular treatment can be realized for the photodetectors which are situated at the edge of the field of N photodetectors.
  • This processing consists of the following additional step: modifying the value of the position (XC i, j , YC i, j ) to a new value (XC ' i, j , YC' i, j ), one at minus values
  • the field edge photodetectors have their modified weight, but also their position: the method according to the invention modifies both their contribution and their weight in the calculation of the position or the center of the event: this allows a enlargement of the field and improvement of the linearity.
  • the method according to the invention then allows the exploitation of gamma-cameras with a high rate of counting, which is very advantageous in the case of measures of "attenuation correction by transmission "or” PET in coincidence ". high counting is achieved without restricting the number of photodetectors read. This is due to parallelism employed, and at the strong "pipelinage", that is to say at the succession of simple operations.
  • the process according to the invention then makes it possible to accelerate the calculation of the center of digitized contributions from photodetectors, by parallelizing this calculation.
  • the same parallel processing can be applied to the determination of the barycentric coordinates (X 1 , Y 1 ) of the event and with the same advantages.
  • the invention applies in a particularly advantageous in the case where the photodetectors are photomultipliers a gamma camera.
  • the imaging techniques in correction transmission mitigation, and the techniques PET imaging in coincidence.
  • the invention also relates to a device for implementing the method described above.
  • the invention will be described in a manner detailed for photomultipliers of a gamma camera. However, this description also applies to any photodetectors, which do not necessarily part of a gamma camera.
  • FIG. 3 represents a set of photomultipliers 60, 60-1, 60-2, ... constituting a gamma-camera head.
  • Each photomultiplier is identified by its position (i, j) in all the photomultipliers. More precisely, XC i, j and YC i denote the coordinates, along two axes X, Y, of the center of the photomultiplier i, j.
  • each of the photomultipliers is digitized and processed individually (integration, corrections, etc.).
  • Each photomultiplier has a level of storage register that can memorize the contribution of each photomultiplier during the detection of an event.
  • the network of photomultipliers is organized in rows and columns, and all the outputs of the photomultiplier storage registers of a same column are connected on a bus 62 (bus column).
  • Column buses can be collected in one 64 series bus.
  • An operator performing the various stages of the method according to the invention can be connected on the bus series. This operator then works in series, the time the longer the number of Photodetectors involved in the calculation is great.
  • a coarse position of the event is first determined, for example by a method to be described later, in connection with the figure 12.
  • the reading time of the registers of storage to handle an event is a passage obliged which directly influences the count rate of the machine (number of events handled by second).
  • means 66 can select each column independently of others. These means 66 are by example commanded by a sequencer ( Figure 4).
  • Figure 4 illustrates more precisely a device for implementing the treatment in parallel.
  • a read sequencer 68 makes it possible to read the contents of the storage register of each photomultiplier.
  • N i, j be the contents of the storage register of the column photomultiplier i and line j.
  • N i, j is actually, for example, a digital integral of the signal delivered by the photomultiplier i, j in response to an event.
  • Means 70 make it possible to determine a presumed or gross position of the event. These means will be described further in a more in detail ( Figure 12).
  • the command sequencer 68 the addressing of the columns by a multiplexer 74.
  • the contribution of each column to the total energy, to the X component of the center of gravity (XC) and the component in Y of the center of gravity (YC) is transferred to a system of calculation 76, either by addressing the columns via the multiplexer, either directly by the sequencer of calculation 68.
  • N 1 photomultipliers N 1 ⁇ N
  • the sequencer can be realized in form EPROM. At each presumed position corresponds a page memory in which the commands and values needed for calculation. This page is read online per line using a counter 72 which activates the low addresses of the EPROMs.
  • This function F is determined so empirical and adapted to each type of photomultiplier and at every collection geometry light.
  • a first example of function F (d) is given in FIG. 5A.
  • This first example corresponds to 75 mm square photomultipliers.
  • Values of F, for particular values of d (with a pitch of 5 mm), are given in Table I below.
  • FIG. 5B A second example of function F (d) is given in FIG. 5B. This second example corresponds to hexagonal photomultipliers of 60 mm. Values of F for particular values of d (with a pitch of 5 mm) are given in Table II below.
  • a computing device or system 76 for the implementation of the process according to the invention can have three sets schematically represented in Figure 6 and designated respectively by the references 78, 80 and 82.
  • the structure of the device 78 for determining P 0 will be described more precisely in connection with FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 7 represents means 90 associated with each column and subsequently called operator column.
  • each column bus output is connected to the input of a column operator 90.
  • Each column operator 90 accomplishes three operations, preferably in parallel.
  • a first operation consists in calculating the contribution of the column to the energy. For example, after being initialized at the beginning of the sequence, an accumulator 92 sums the values N i, j of the 6 photomultipliers of the column and stores the result in a register 94 (CSsch). The outputs of the 6 registers (RSEcol1 to RSEcol6) are grouped on a common BECOL bus.
  • a second operation is to calculate the contribution of the column to the centroid in X.
  • a multiplier-accumulator 96 performs the sum of the contributions to the center of gravity in X of the 6 photomultipliers of the column, and stores the result in a register 98 (RSXcol).
  • the outputs of 6 registers (RSXcol1 to RSXcol6) are grouped on one BXCOL common bus.
  • a third operation is to calculate the contribution of the column to the centroid in Y.
  • a second multiplier-accumulator 100 makes the sum of contributions to the center of gravity Y of the 6 photomultipliers of the column, and stores the result in a register 102 (RSYcol).
  • the outputs of 6 registers (RSYcol1 to RSYcol6) are grouped on one BYCOL common bus.
  • the values N i, j of the photomultipliers and the coordinates XC i, j and YC i, j can be stored in a system 104 of the FIFO type so that they can be used later.
  • An accumulator 106 after being initialized at the beginning of the sequence, powered by the BECOL bus, calculates the sum of the six RSEcol1 registers1 to RSEcol6 and stores the result in a register 108 (ENERGY).
  • the content of this register represents the sum of contributions to the energy of 36 photomultipliers surrounding the presumed position, so the energy of the event.
  • a second accumulator 110 powered by the BXCOL bus, sums the six registers RSXcol1 to RSXcol6, and stores the result in a register 112 (RXN). The contents of this register represent
  • a third accumulator 114 powered by the BYCOL bus, calculates the sum of the six registers RSYcol1 to RSYcol6, and stores the result in a register 116 (RYN). The contents of this register represent
  • the RSEcol, RSXcol and RSYcol registers are then released so that they can be used by column operators, and accumulators are well again available to process a new event.
  • X 0 RXN / ENERGY
  • Y 0 RYN / ENERGY and this in less than 6 read times to be able to release the storage registers 108, 112, 116.
  • the integrated pipelined integrated dividers (of the RAYTHEON 3211 type, for example) are capable of largely assuming these performances and even make it possible to use only one housing, performing the two divisions successively.
  • N ' i, j is easily achievable because each computation step is simple enough to be performed during the duration of a reading step (typically 100 nsec).
  • the third computing subsystem 82 (FIG. 6), for calculating the weighted barycentre X 1 , Y 1 , has an architecture of the type of that described above in conjunction with FIGS. 7 and 8.
  • the weighted center of gravity output gives the new coordinates X 1 , Y 1 of the position of the event.
  • the value of energy can be increased parallel to the calculations; in the same register 88, the energy and the coordinates of the event are obtained at the final output.
  • Figure 10 shows the part of the device associated with a single photomultiplier 60.
  • the photomultiplier 60 connected to a converter current-voltage 262.
  • a signal on the output 264 of the current-voltage converter 262 by example of the type of the one shown in the figure 11A.
  • the graph of FIG. 11A indicates, on the ordinate, the amplitude of the signal corresponding to the pulse and, as abscissa, the time.
  • the amplitude of the signal and the time are indicated in arbitrary scale.
  • t 0 denotes the start time of the pulse provided by the photodetector and t 1 the moment when the pulse returns to almost zero after having passed through a maximum.
  • the duration corresponding to the interval t 1 -t 0 is of the order of one microsecond, in the case of a photomultiplier of a gamma-camera coupled to an NaI crystal (Tl).
  • the analog signal present on the terminal of output 264 is directed to a converter analog-digital 266.
  • the latter samples each pulse of the signal into a number n samples, as shown in Figure 10B. Two consecutive samples are separated by a step, or clock interval p (the clock running at 1 / p Hz).
  • the analog-digital converter 266 is, preferably, a fast converter, of type "Flash" capable of operating at a frequency of the order of 10 to 20 megahertz.
  • the digital signal from the converter analog-digital 266 directed to an adder number 268.
  • This summoner makes a sum of the samples sent to it by the analog-digital converter 266.
  • the sum slippery is performed on a given number of samples. This predetermined number is equal, by example, at 10.
  • this sliding sum, or the digital integral of the signal associated with the event corresponds to the magnitude N i, j already introduced above.
  • the result of the summation carried out with the means 268 is stored in a register 271.
  • the storage function can be composed of several registers to allow memorize several events temporally very relatives.
  • the value of the sliding sum is directed to means of comparison 270.
  • the value of the sliding sum is compared with a threshold value predetermined set at an input 272 of the comparator 270.
  • This comparator transmits on an output 274 a signal binary, representative of the result of the comparison (for example, 0 if the value of the sliding sum is below the set reference value and 1 if the value of the sliding sum is greater than the value reference).
  • This window is positioned taking as reference the time of passage of the coded signal by a maximum.
  • This detection is performed by the means 288 by comparing the current value of the output of the encoder to the previous value. When the current value is lower than the previous value, the comparator 288 emits a pulse. This pulse is sent to a shift register 290 whose delay n 1 is set to generate a time window centered on the maximum of the sliding sum.
  • An AND gate 292 whose inputs are the signal obtained at the output of the comparator 270, and the output signal from the shift register 290, allows to obtain, on its output 294, a passing signal threshold at the desired moment in relation to the passage through the maximum of the digital signal.
  • FIG. 12 represents a device, compliant to the invention, for the processing of signals from several photodetectors 60, 60-1, 60-2.
  • references identical to those of the figure 10 designate similar elements or correspondents.
  • an analog signal 300 the type of which is described above in connection with Figure 11A.
  • the reference 302 designates globally all the analog signals taken from the other current-voltage converters 262-1, 262-2, .... All these signals fit into one analog summator 298 which delivers a signal S, sum of all the analog signals provided by a certain number of photodetectors, for example by all photodetectors.
  • a device 304 makes it possible to deliver a pulse I during the passage of the signal S by its maximum.
  • This device 304 comprises, for example, a differentiator (capacitance, amplifier and resistors between the input and the output of the amplifier); the output of this differentiator feeds a comparator which makes it possible to detect the passage to 0 of the output of the differentiator.
  • Pulse I feeds the input of a shift register 306 whose pitch p is set by the clock H.
  • the output 307 of this register is called memorization pulse and allows, in particular, to trigger the memory register 271 corresponding to the photodetector 60. It triggers also each memory register associated with photodetector.
  • the delay of the shift register 306 is set so that the rising edge of the memory signal 307 is synchronous with the moment where we have to memorize the sums in the registers 271.
  • the set of photodetectors 60, 60-1, 60-2, ... is distributed for example in a network two-dimensional.
  • the type 422 signals are the addresses of a PROM 276 which is programmed to provide the coordinate (280) of the presumed position to the columns.
  • type 432 signals are the addresses of a second PROM 277 which is programmed from to provide the coordinate (281) of the position presumed in relation to the lines.
  • the presumed position, represented by the pair of values (280, 281), is stored in a register 322, at the same time as memorize the contribution of all photodetectors in their respective registers (271). This memorization is triggered by the signal 307 generated by register 306.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)

Description

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne un dispositif de détermination de la position d'un événement induisant un signal dans des photodétecteurs, cette position étant, par exemple, repérée par rapport à l'ensemble des photodétecieurs. Une telle position peut être repérée par le barycentre de l'événement dans un repère lié aux photodétecteurs.The present invention relates to a device for determination of the position of an inducing event a signal in photodetectors, this position being, for example, spotted with respect to the set photodetecers. Such a position can be spotted by the center of gravity of the event in a landmark linked to photodetectors.

L'invention s'applique en particulier à la détermination de la position d'un événement à partir de signaux fournis par des photomultiplicateurs équipant une gamma-caméra, la position étant repérée par rapport aux photomultiplicateurs eux-mêmes. On entend par gamma-caméra une caméra sensible au rayonnement gamma (γ). De telles caméras sont utilisées notamment à des fins d'imagerie médicale.The invention applies in particular to the determining the position of an event from signals provided by photomultipliers equipping a gamma camera, the position being located relative to to the photomultipliers themselves. We hear by gamma camera a camera sensitive to gamma radiation (Γ). Such cameras are used in particular for medical imaging purposes.

Etat de la technique antérieureState of the art

A l'heure actuelle, la plupart des gamma-caméras utilisées en médecine nucléaire sont des caméras fonctionnant selon le principe des caméras de type Anger. On peut se reporter à ce sujet au document US-3 011 057.At present, most gamma cameras used in nuclear medicine are cameras operating on the principle of the cameras of Anger type. We can refer to this subject in the document U.S. 3,011,057.

Les gamma-caméras permettent en particulier de visualiser la répartition, dans un organe, de molécules marquées par un isotope radioactif préalablement injecté au patient.In particular, gamma cameras allow visualize the distribution, in an organ, of molecules marked by a radioactive isotope injected to the patient.

La structure et le fonctionnement d'une gamma-caméra connue sont exposés et résumés ci-après en référence aux figures 1, 2A et 2B annexées.The structure and operation of a gamma camera are described and summarized below in reference to Figures 1, 2A and 2B appended.

La figure 1 montre une tête de détection 10 d'une gamma-caméra disposée en face d'un organe 12 contenant des molécules marquées par un isotope radioactif.Figure 1 shows a detection head 10 a gamma camera arranged in front of an organ 12 containing molecules labeled with a radioactive isotope.

La tête de détection 10 comporte un collimateur 20, un cristal scintillateur 22, un guide de lumière 24 et une pluralité de tubes photomultiplicateurs 26 juxtaposés de façon à couvrir une face du guide de lumière 24. Le scintillateur est, par exemple, un cristal de NaI(Tℓ).The detection head 10 comprises a collimator 20, a scintillator crystal 22, a light guide 24 and a plurality of photomultiplier tubes 26 juxtaposed so as to cover one side of the guide of 24. The scintillator is, for example, a NaI crystal (Tℓ).

Le collimateur 20 a pour fonction de sélectionner parmi tous les rayonnements gamma 30 émis par l'organe 12 ceux qui atteignent la tête de détection sensiblement sous incidence normale. Le caractère sélectif du collimateur permet d'augmenter la résolution et la netteté de l'image produite. Cependant, l'augmentation de la résolution se fait au détriment de la sensibilité. A titre d'exemple, pour environ 10000 photons γ émis par l'organe 12, un seul photon est effectivement détecté.The purpose of the collimator 20 is to select from all gamma radiation 30 emitted by the organ 12 those who reach the head of sensing substantially under normal incidence. The selective nature of the collimator makes it possible to increase resolution and sharpness of the image produced. However, the increase in the resolution is done at detriment of sensitivity. For example, for about 10,000 γ photons emitted by the organ 12, a single photon is actually detected.

Les photons γ ayant traversé le collimateur atteignent le cristal scintillateur 22 où quasiment chaque photon γ est converti en une pluralité de photons lumineux. Dans la suite du texte on désigne par événement chaque interaction d'un photon gamma avec le cristal, provoquant une scintillation.The γ photons having crossed the collimator reach the scintillator crystal 22 where almost each photon γ is converted into a plurality of bright photons. In the rest of the text we refer to event each interaction of a gamma photon with the crystal, causing scintillation.

Les photomultiplicateurs 26 sont conçus pour émettre une impulsion électrique proportionnelle au nombre de photons lumineux reçus du scintillateur pour chaque événement.Photomultipliers 26 are designed to send a proportional electrical pulse number of light photons received from the scintillator for each event.

Pour qu'un événement de scintillation puisse être localisé plus précisément, les photomultiplicateurs 26 ne sont pas directement accolés au cristal scintillateur 22 mais sont séparés de ce dernier par le guide de lumière 24.For a scintillation event to to be located more precisely, the photomultipliers 26 are not directly contiguous to the scintillator crystal 22 but are separated from this last by the light guide 24.

Les photomultiplicateurs émettent un signal dont l'amplitude est proportionnelle à la quantité totale de lumière produite dans le scintillateur par un rayonnement gamma, c'est-à-dire proportionnelle à son énergie. Toutefois, le signal individuel de chaque photomultiplicateur dépend aussi de la distance qui le sépare du point d'interaction 30 du rayonnement gamma avec la matière du scintillateur. En effet, chaque photomultiplicateur délivre une impulsion de courant proportionnelle au flux lumineux qu'il a reçu. Dans l'exemple de la figure 1, des petits graphiques A, B, C montrent que des photomultiplicateurs 26a, 26b et 26c situés à différentes distances d'un point d'interaction 30 délivrent des signaux avec des amplitudes différentes.Photomultipliers emit a signal whose amplitude is proportional to the quantity total light produced in the scintillator by a gamma radiation, that is to say, proportional to its energy. However, the individual signal of each photomultiplier also depends on the distance that the separates from the interaction point 30 of gamma radiation with the scintillator material. Indeed, every photomultiplier delivers a current pulse proportional to the luminous flux he has received. In the example of Figure 1, small graphs A, B, C show that photomultipliers 26a, 26b and 26c located at different distances from an interaction point 30 deliver signals with amplitudes different.

La position du point d'interaction 30 d'un photon gamma est calculée dans la gamma-caméra à partir des signaux provenant de l'ensemble des photomultiplicateurs en effectuant une pondération barycentrique des contributions de chaque photomultiplicateur.The position of the interaction point 30 of a gamma photon is calculated in the gamma-camera from signals from all of the photomultipliers by weighting barycentric contributions of each photomultiplier.

Le principe de la pondération barycentrique tel qu'il est mis en oeuvre dans les caméras de type Anger apparaít plus clairement en se reportant aux figures 2A et 2B annexées.The principle of barycentric weighting such that it is implemented in Anger-type cameras appears more clearly with reference to FIGS. 2A and 2B appended.

La figure 2A montre le câblage électrique d'une tête de détection 10 d'une gamma-caméra, qui relie cette caméra à une unité de formation d'une image. La tête de détection comporte une pluralité de photomultiplicateurs 26.Figure 2A shows the electrical wiring of a detection head 10 of a gamma camera, which connects this camera to a unit forming an image. The detection head has a plurality of photomultipliers 26.

Comme le montre la figure 2B, chaque photomultiplicateur 26 de la tête de détection est associé à quatre résistances notées RX-, RX+, RY- et RY+. Les valeurs de ces résistances sont propres à chaque photomultiplicateur et dépendent de la position du photomultiplicateur dans la tête de détection 10.As shown in FIG. 2B, each photomultiplier 26 of the detection head is associated with four resistors denoted RX - , RX + , RY - and RY + . The values of these resistors are specific to each photomultiplier and depend on the position of the photomultiplier in the detection head 10.

Les résistances RX-, RX+, RY- et RY+ de chaque photomultiplicateur sont reliées à la sortie 50 dudit photomultiplicateur, représentée sur la figure 2B avec un symbole de générateur de courant. Elles sont d'autre part respectivement reliées à des lignes collectrices communes notées LX-, LX+, LY-, LY+, sur la figure 2A.The resistors RX - , RX + , RY - and RY + of each photomultiplier are connected to the output 50 of said photomultiplier, shown in FIG. 2B with a current generator symbol. They are, on the other hand, respectively connected to common collecting lines denoted LX - , LX + , LY - , LY + , in FIG. 2A.

Les lignes LX-, LX+, LY- et LY+ sont à leur tour reliées respectivement à des intégrateurs analogiques 52X-, 52X+, 52Y-, 52Y+, et, par l'intermédiaire de ceux-ci à des convertisseurs analogiques/numériques 54X-, 54X+, 54Y-, 54Y+. La sortie des convertisseurs 54X-, 54X+, 54Y-, 54Y+ est dirigée vers un opérateur numérique 56. Les lignes LX-, LX+, LY-, LY+ sont par ailleurs reliées à une voie commune, dite voie énergie. Cette voie comporte également un intégrateur 57 et un convertisseur analogique/numérique 58 et sa sortie est aussi dirigée vers l'opérateur 56.The lines LX - , LX + , LY - and LY + are in turn connected respectively to analog integrators 52X - , 52X + , 52Y - , 52Y + , and via these to analog / digital converters. 54X - , 54X + , 54Y - , 54Y + . The output of the converters 54X - , 54X + , 54Y - , 54Y + is directed to a digital operator 56. The lines LX - , LX + , LY - , LY + are also connected to a common channel, called energy path. This channel also comprises an integrator 57 and an analog / digital converter 58 and its output is also directed towards the operator 56.

Grâce au dispositif de la figure 2, on calcule la position de l'interaction selon les équations suivantes (US-4 672 542) : X = X+-X- X++X-    et Y= Y+-Y- Y++Y- dans lesquelles X et Y indiquent les coordonnées selon deux directions orthogonales de la position de l'interaction sur le cristal et dans lesquelles X+, X-, y+, Y- indiquent respectivement les signaux pondérés délivrés par les intégrateurs 52X+, 52X-, 52Y+, 52Y-.With the device of FIG. 2, the position of the interaction is calculated according to the following equations (US-4,672,542): X = X + -X - X + + X - and Y = Y + -Y - Y + + Y - where X and Y indicate the coordinates in two orthogonal directions of the position of the interaction on the crystal and in which X + , X - , y + , Y - respectively indicate the weighted signals delivered by the integrators 52X + , 52X - , 52Y + , 52Y - .

Les valeurs de X et Y de même que l'énergie totale E du rayon gamma ayant interagi avec le cristal sont établies par l'opérateur numérique 56. Ces valeurs sont utilisées ensuite pour la construction d'une image comme décrit, par exemple, dans le document FR-2 669 439.The values of X and Y as well as the energy total E of the gamma ray that interacted with the crystal are established by the digital operator 56. These values are then used for constructing an image as described, for example, in the document FR-2,669,439.

Le calcul de la position de l'interaction est entaché d'une incertitude liée aux fluctuations statistiques de Poisson du nombre de photons lumineux et du nombre de photoélectrons produits pour chaque événement, c'est-à-dire pour chaque photon gamma détecté. L'écart type de la fluctuation est d'autant plus faible que le nombre de photons ou de photoélectrons est élevé. En raison de ce phénomène, il convient de collecter la lumière le plus soigneusement possible. La résolution spatiale intrinsèque de la caméra est caractérisée par la largeur à mi-hauteur de la distribution des positions calculées pour une même source ponctuelle collimatée posée sur le cristal scintillateur.The calculation of the position of the interaction is tainted with uncertainty about fluctuations Poisson statistics of the number of light photons and the number of photoelectrons produced for each event, that is to say for each gamma photon detected. The standard deviation of fluctuation is all the lower than the number of photons or photoelectron is high. Because of this phenomenon, he should collect the light most carefully possible. The intrinsic spatial resolution of the camera is characterized by the width at half height of the distribution of calculated positions for the same collimated point source placed on the crystal scintillator.

Pour des rayons gamma d'une énergie de 140 keV, la résolution est généralement de l'ordre de 3 à 4 mm.For gamma rays with an energy of 140 keV, the resolution is generally of the order of 3 to 4 mm.

L'énergie d'un photon gamma détecté est calculée en faisant la somme des contributions de tous les photomultiplicateurs ayant reçu de la lumière. Elle est aussi entachée d'une fluctuation statistique. La résolution en énergie de la caméra est caractérisée par le rapport de la largeur à mi-hauteur de la distribution des énergies calculées à la valeur moyenne de la distribution, pour une même source.The energy of a detected gamma photon is calculated by summing the contributions of all photomultipliers having received light. She is also tainted by a statistical fluctuation. The energy resolution of the camera is characterized by the ratio of the halfway width of the distribution of calculated energies to the average value distribution, for the same source.

La résolution en énergie est généralement de l'ordre de 9 à 11% pour des rayons gamma d'une énergie de 140 keV.The energy resolution is usually the order of 9 to 11% for gamma rays of an energy 140 keV.

Finalement, une gamma-caméra de type Anger présente l'avantage de permettre de calculer en temps réel le barycentre des signaux des photomultiplicateurs avec des moyens très simples.Finally, a gamma-camera type Anger has the advantage of being able to calculate time real the center of gravity of the photomultiplier signals with very simple means.

En effet, le système décrit précédemment comporte un nombre limité de composants. De plus, les résistances utilisées pour injecter le signal des photomultiplicateurs dans les lignes collectrices sont très peu coûteuses. Indeed, the system described previously has a limited number of components. Moreover, the resistors used to inject the signal from photomultipliers in the collector lines are very inexpensive.

Des améliorations ponctuelles de la caméra de type ANGER ont été proposées. Le brevet US-A-5 576 547 propose une méthode pour corriger le calcul de l'énergie totale reçue par les détecteurs et en déduire une position corrigée de l'événement.One-time improvements to the camera ANGER type have been proposed. U.S. Patent No. 5,576,547 proposes a method to correct the calculation of the total energy received by the detectors and deduce a corrected position of the event.

Des tables de corrections sont établies en construisant pour des positions connues d'événement des histogrammes de l'énergie captée par les différents détecteurs.Correction tables are established in building for known event positions of histograms of the energy captured by the different detectors.

Ces tables sont ensuite utilisées pour corriger la position de l'événement. These tables are then used to correct the position of the event.

Une caméra telle que la caméra ANGER présente cependant aussi un désavantage majeur qui est un taux de comptage réduit. On entend par taux de comptage le nombre d'événements, c'est-à-dire d'interactions entre un photon γ et le scintillateur, que la caméra est capable de traiter par unité de temps.A camera such as the ANGER camera presents however also a major disadvantage which is a rate counting reduced. Count rate means the number of events, that is, interactions between a γ photon and the scintillator, that the camera is able to process per unit of time.

Une des limitations du taux de comptage provient notamment du fait que la caméra est incapable de traiter deux événements ayant lieu sensiblement simultanément en des points distincts du cristal scintillateur.One of the limitations of the count rate comes from the fact that the camera is incapable to deal with two events occurring substantially simultaneously at distinct points of the crystal scintillator.

En effet, des événements simultanés mais géométriquement distincts donnent naissance à des signaux électriques qui s'empilent dans les lignes collectrices LX-, LX+, LY- et LY+ et qui ne peuvent plus être distingués. Ces événements sont aussi "perdus" pour la formation d'une image.In fact, simultaneous but geometrically distinct events give rise to electrical signals which accumulate in the collector lines LX - , LX + , LY - and LY + and which can no longer be distinguished. These events are also "lost" for the formation of an image.

Ce soucis de prise en compte et de correction des empilements est présent dans la demande de brevet européen n° 0 252 566.This concern of taking into account and correction stacks is present in the patent application European Commission No 0 252 566.

Le dispositif décrit dans cette demande comporte des moyens de numérisation du signal fourni par chaque détecteur et l'énergie de chaque photodétecteur est calculée avec une correction pour tenir .compte de l'énergie apportée par des événements se produisant alors que l'événement courant est encore en cours.The device described in this application includes means for digitizing the signal provided by each detector and the energy of each photodetector is calculated with a correction for to keep track of the energy provided by events occurring while the current event is still In progress.

La limiatation du taux de comptage n'est pas une contrainte trop importante dans les techniques d'imagerie médicale traditionnelles. En effet, comme indiqué ci-dessus, le collimateur arrête un très grand nombre de rayons gamma et seul un petit nombre d'événements sont effectivement détectés.Limitation of the count rate is not too much stress in the techniques traditional medical imaging. Indeed, as indicated above, the collimator stops a very large number of gamma rays and only a small number events are actually detected.

Les gamma-caméras sont cependant utilisées également dans deux autres techniques d'imagerie médicale où la limitation du taux de comptage est une contrainte rédhibitoire.Gamma cameras are however used also in two other imaging techniques medical system where the limitation of the count rate is a crippling constraint.

Ces techniques sont les techniques dites de "correction d'atténuation par transmission" et de "PET (Position Emission Tomography) en coïncidence". These techniques are the so-called "attenuation correction by transmission" and "PET (Position Emission Tomography) Coincidentally ".

La technique de correction d'atténuation par transmission consiste à tenir compte, lors de la formation d'une image médicale, de l'atténuation propre du tissu du patient entourant l'organe examiné. Pour connaítre cette atténuation, on mesure la transmission des rayonnements gamma vers une gamma-caméra à travers le corps du patient. A cet effet on fait prendre place au patient entre une source externe très active et la tête de détection de la gamma-caméra. Ainsi, lors de la mesure du rayonnement transmis, un nombre élevé d'événements ont lieu dans le cristal scintillateur. Le nombre élevé d'événements par unité de temps accroít aussi la probabilité d'avoir plusieurs événements sensiblement simultanés. Une caméra de type Anger classique se révèle alors inappropriée.The mitigation correction technique by transmission is to take into account, when formation of a medical image, of the own attenuation tissue of the patient surrounding the examined organ. For know this attenuation, we measure the transmission gamma radiation to a gamma camera through the body of the patient. For this purpose we take place to the patient between a very active external source and the detection head of the gamma camera. So, during the measurement of transmitted radiation, a high number events take place in the scintillator crystal. The high number of events per unit of time increases also the probability of having multiple events substantially simultaneous. Anger-type camera classic then turns out to be inappropriate.

La technique de PET consiste à injecter au patient un élément tel que F18 apte à émettre des positons. L'annihilation d'un positon et d'un électron libère deux photons γ émis dans des directions opposées et ayant une énergie de 511 keV. Ce phénomène physique est mis à profit dans la technique d'imagerie PET. Dans cette technique on utilise une gamma-caméra avec au moins deux têtes de détection disposées de part et d'autre du patient. Les têtes de détection utilisées ne sont pas équipées de collimateur. En effet, un traitement électronique des informations, dit traitement de coïncidence, permet de sélectionner parmi les événements ceux qui coïncident temporellement, et de calculer ainsi la trajectoire des photons gamma.The PET technique consists of injecting the patient with an element such as F 18 capable of emitting positrons. The annihilation of a positron and an electron releases two γ photons emitted in opposite directions and having an energy of 511 keV. This physical phenomenon is used in the PET imaging technique. In this technique a gamma camera is used with at least two detection heads arranged on either side of the patient. The detection heads used are not equipped with a collimator. Indeed, an electronic processing of the information, said treatment of coincidence, makes it possible to select among the events those which coincide temporally, and to calculate thus the trajectory of the gamma photons.

Les têtes de détection sont donc soumises à des flux de rayonnement gamma élevé. Les gamma-caméras classiques de type Anger ont un taux de comptage généralement trop limité pour une telle application.The detection heads are therefore subject to high gamma radiation flux. Gamma cameras Anger classics have a count rate generally too limited for such an application.

A titre indicatif, une gamma-caméra de type Anger peut fonctionner normalement avec une détection de 1.105 événements par seconde, tandis qu'en imagerie PET il faut au moins 1.106 événements par seconde pour un fonctionnement normal.As an indication, an Anger type gamma camera can function normally with a detection of 1.10 5 events per second, while in PET imaging it takes at least 1.10 6 events per second for normal operation.

Une autre limitation des gamma-caméras du type Anger, décrites ci-dessus, tient au fait que le calcul du barycentre d'un événement est fixé définitivement par la construction de la tête de détection et notamment par le choix des résistances RX-, RX+, RY-, RY+ pour chaque photomultiplicateur. De même, le calcul de l'énergie est fixé par le câblage des photomultiplicateurs sur une voie commune (voie énergie).Another limitation of gamma-cameras of the Anger type, described above, is that the calculation of the centroid of an event is fixed permanently by the construction of the detection head and in particular by the choice of resistors RX - , RX + , RY - , RY + for each photomultiplier. Similarly, the calculation of the energy is fixed by the wiring of photomultipliers on a common path (energy path).

Il est donc nécessaire de développer des dispositifs et des procédés permettant l'emploi de gamma-caméras à fort taux de comptage.It is therefore necessary to develop devices and methods for the use of gamma cameras with high counting rates.

Par ailleurs, on souhaite développer des caméras pour lesquelles la détermination du barycentre, ou de la localisation, d'un événement, présente de bonnes caractéristiques de linéarité et de résolution spatiale.In addition, we wish to develop cameras for which the determination of the center of gravity, or location, of an event, presents good linearity and resolution characteristics Space.

Exposé de l'inventionPresentation of the invention

L'invention a pour objet un procédé de détermination de la position P0 d'un événement par rapport à un ensemble de N photodétecteurs, cet événement induisant un signal dans les N photodétecteurs, ce procédé comportant les étapes suivantes :

  • a) une étape de numérisation du signal délivré par chaque photodétecteur, et de calcul d'une valeur Ni,j représentative de l'énergie du signal délivré par chaque photodétecteur,
  • b) calcul, en fonction des Nij et de la position des photodétecteurs, d'une position brute P0 de l'événement, par rapport à l'ensemble des photodétecteurs,
  • c) détermination de la distance di,j de chacun des photodétecteurs par rapport à la position P0,
  • d) calcul d'une valeur corrigée N'i,j=F(Nij), où F est une fonction :
    • qui réduit (respectivement : ne modifie pas) la valeur Nij pour le photodétecteur correspondant à P0 et pour un certain nombre N1 de photodétecteurs autour de P0 (par exemple : les N1 photodétecteurs de première couronne),
    • qui accroít, ou qui ne modifie pas (respectivement : accroít) la valeur Nij pour un certain nombre de photodétecteurs N2 situés autour des N1 photodétecteurs précédents (par exemple : les N2 photodétecteurs de deuxième couronne si les N1 photodétecteurs. sont ceux de première couronne ; et les photodétecteurs de première couronne, ou de première et de deuxième couronnes si N1=0),
    • qui tend vers 0 au-delà,
  • e) calcul d'une nouvelle position P1 de l'événement, en fonction de la position des photodétecteurs et des Ni,j.
  • The subject of the invention is a method for determining the position P 0 of an event with respect to a set of N photodetectors, this event inducing a signal in the N photodetectors, this method comprising the following steps:
  • a) a step of digitizing the signal delivered by each photodetector, and calculating a value N i, j representative of the energy of the signal delivered by each photodetector,
  • b) calculating, as a function of the N ij and the position of the photodetectors, a raw position P 0 of the event, with respect to the set of photodetectors,
  • c) determining the distance d i, j of each of the photodetectors with respect to the position P 0 ,
  • d) calculating a corrected value N ' i, j = F (N ij ), where F is a function:
    • which reduces (does not modify) the value N ij for the photodetector corresponding to P 0 and for a certain number N 1 of photodetectors around P 0 (for example: the N 1 photodetectors of the first ring),
    • which increases, or does not modify (respectively: increases) the value N ij for a certain number of photodetectors N 2 situated around the N 1 previous photodetectors (for example: the N 2 photodetectors of the second ring if the N 1 photodetectors are those of first crown, and the photodetectors of first crown, or first and second crowns if N 1 = 0),
    • which tends to 0 beyond,
  • e) calculating a new position P 1 of the event, as a function of the position of the photodetectors and Ni , j .
  • Un tel procédé permet de traiter des données numérisées, et permet de produire un signal de position P1 de l'événement par rapport à l'ensemble des N photodétecteurs.Such a method makes it possible to process digitized data, and makes it possible to produce a position signal P 1 of the event with respect to all the N photodetectors.

    Le caractère itératif du procédé selon l'invention lui confère une bonne résolution spatiale et une bonne linéarité.The iterative nature of the process according to the invention gives it a good spatial resolution and good linearity.

    Le calcul de la position brute P0 de l'événement peut être réalisé en calculant les coordonnées barycentriques (X0, Y0) dudit événement en fonction des Ni,j et de la position (XCi,j, YCi,j) de chaque photodétecteur.The calculation of the raw position P 0 of the event can be performed by calculating the barycentric coordinates (X 0 , Y 0 ) of said event as a function of the N i, j and the position (Xc i, j , Yc i, j ) of each photodetector.

    De même, le calcul de la position P1 de l'événement peut être réalisé en calculant les coordonnées barycentriques (X1, Y1) dudit événement en fonction des N'i,j et de la position (XCi,j, YCi,j) de chaque photodétecteur.Similarly, the calculation of the position P 1 of the event can be performed by calculating the barycentric coordinates (X 1 , Y 1 ) of said event as a function of the N ' i, j and the position (XC i, j , YC i, j ) of each photodetector.

    Le procédé selon l'invention, du fait du choix de la fonction F, réduit la contribution du photodétecteur qui se situe en face de la position présumée de l'événement (et, éventuellement, d'un certain nombre N1 de photodétecteurs autour de celui-ci) : en effet, ce(s) photodétecteur(s) apporte(nt) peu d'information sur la valeur de la position, ou du barycentre de l'événement. Par ailleurs, cette fonction F accorde une prépondérance accrue aux photodétecteurs situés au-delà de celui qui correspond à la position brute P0 de l'événement et des N1 photodétecteurs. The method according to the invention, because of the choice of the function F, reduces the contribution of the photodetector which is in front of the presumed position of the event (and, possibly, of a number N 1 of photodetectors around this one): indeed, this (these) photodetector (s) bring (s) little information on the value of the position, or the barycentre of the event. Moreover, this function F gives an increased preponderance to the photodetectors located beyond that corresponding to the raw position P 0 of the event and the N 1 photodetectors.

    On peut choisir, par exemple : N1=0 ou N1=8 (première couronne, notamment pour une répartition carrée des photodétecteurs).One can choose, for example: N 1 = 0 or N 1 = 8 (first ring, especially for a square distribution of photodetectors).

    Un traitement particulier peut être réalisé pour les photodétecteurs qui sont situés au bord du champ de N photodétecteurs. Ce traitement consiste en l'étape supplémentaire suivante : modification de la valeur de la position (XCi,j, YCi,j) en une nouvelle valeur (XC'i,j, YC'i,j), l'une au moins des valeurs |X'| et |Y'| étant supérieures à |X| et |Y|. Ainsi, les photodétecteurs de bord de champ voient leur poids modifié, mais également leur position : le procédé selon l'invention modifie à la fois leur contribution et leur poids dans le calcul de la position ou du barycentre de l'événement : ceci permet un agrandissement du champ et une amélioration de la linéarité.A particular treatment can be realized for the photodetectors which are situated at the edge of the field of N photodetectors. This processing consists of the following additional step: modifying the value of the position (XC i, j , YC i, j ) to a new value (XC ' i, j , YC' i, j ), one at minus values | X '| and | Y '| being greater than | X | and | Y |. Thus, the field edge photodetectors have their modified weight, but also their position: the method according to the invention modifies both their contribution and their weight in the calculation of the position or the center of the event: this allows a enlargement of the field and improvement of the linearity.

    Les calculs de barycentre peuvent être réalisés de manière séquentielle. Le temps de traitement est alors d'autant plus long que le nombre de photodétecteurs intervenant dans le calcul est grand.Center of gravity calculations can be made sequentially. The treatment time is then all the longer as the number of Photodetectors involved in the calculation is great.

    On peut, de manière alternative, réaliser un traitement parallèle des données. Ainsi, la détermination des coordonnées barycentriques (X0, Y0) de l'événement peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • b1) une sous-étape de détermination, pour chaque colonne i :
    • de la contribution de la colonne à l'énergie totale induite par l'événement dans l'ensemble des photodétecteurs,
    • de la contribution de la colonne au barycentre, en X, de l'événement,
    • de la contribution de la colonne au barycentre, en Y, de l'événement.
  • b2) une sous-étape de détermination :
    • de l'énergie totale induite par l'événement dans l'ensemble des photodétecteurs,
    • des coordonnées barycentriques (X0, Y0) de l'événement par rapport aux N photodétecteurs.
  • Alternatively, parallel data processing can be performed. Thus, the determination of the barycentric coordinates (X 0 , Y 0 ) of the event may comprise the following sub-steps:
  • b 1 ) a sub-step of determination, for each column i:
    • the contribution of the column to the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
    • the contribution of the column to the center of gravity, in X, of the event,
    • the contribution of the column to the center of gravity, in Y, of the event.
  • b 2 ) a substep of determination:
    • the total energy induced by the event in all the photodetectors,
    • barycentric coordinates (X 0 , Y 0 ) of the event with respect to the N photodetectors.
  • Le procédé selon l'invention permet alors l'exploitation de gamma-caméras à fort taux de comptage, ce qui est très avantageux dans le cas de mesures dites de "correction d'atténuation par transmission" ou de "PET en coïncidence". Le taux de comptage élevé est atteint sans restreindre le nombre de photodétecteurs lus. Ceci est dû au parallélisme employé, et au fort "pipelinage", c'est-à-dire à la succession d'opérations simples. Le procédé selon l'invention permet alors d'accélérer le calcul du barycentre des contributions numérisées des photodétecteurs, en parallélisant ce calcul.The method according to the invention then allows the exploitation of gamma-cameras with a high rate of counting, which is very advantageous in the case of measures of "attenuation correction by transmission "or" PET in coincidence ". high counting is achieved without restricting the number of photodetectors read. This is due to parallelism employed, and at the strong "pipelinage", that is to say at the succession of simple operations. The process according to the invention then makes it possible to accelerate the calculation of the center of digitized contributions from photodetectors, by parallelizing this calculation.

    Le même traitement parallèle peut être appliqué à la détermination des coordonnées barycentriques (X1, Y1) de l'événement et avec les mêmes avantages.The same parallel processing can be applied to the determination of the barycentric coordinates (X 1 , Y 1 ) of the event and with the same advantages.

    Dans le cadre de l'invention, on peut évidemment remplacer les colonnes par des lignes, le principe du calcul restant le même.In the context of the invention, it is possible obviously replace the columns with lines, the principle of calculation remaining the same.

    Il est possible de procéder à une étape préliminaire de détection de la position présumée d'un événement. On peut alors, autour de cette position présumée, délimiter un sous-ensemble de N' photodétecteurs parmi les N photodétecteurs, seuls les signaux de ces N' photodétecteurs étant pris en compte pour réaliser les étapes b, c, d et e du procédé selon l'invention.It is possible to proceed to a step preliminary detection of the presumed position of a event. We can then, around this position presumed to delimit a subset of N ' photodetectors out of the N photodetectors, only the signals from these N 'photodetectors being taken into account to perform steps b, c, d and e of the method according to the invention.

    L'invention s'applique de manière particulièrement avantageuse dans le cas où les photodétecteurs sont des photomultiplicateurs d'une gamma-caméra. En particulier, on peut ainsi mettre en oeuvre les techniques d'imagerie en correction d'atténuation par transmission, et les techniques d'imagerie en PET en coincidence.The invention applies in a particularly advantageous in the case where the photodetectors are photomultipliers a gamma camera. In particular, we can put in works the imaging techniques in correction transmission mitigation, and the techniques PET imaging in coincidence.

    L'invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus.The invention also relates to a device for implementing the method described above.

    Brève description des figuresBrief description of the figures

    De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels :

    • la figure 1, déjà décrite, est une coupe schématique d'une tête de détection d'une caméra de type Anger connue ;
    • la figure 2, déjà décrite, montre de façon schématique un dispositif de collection et de codage de signaux provenant de photomultiplicateurs de la tête de détection de la figure 1 ;
    • la figure 3 représente l'interconnexion d'un ensemble de photodétecteurs,
    • la figure 4 représente un dispositif de lecture d'un ensemble de photodétecteurs, pour la mise en oeuvre de l'invention,
    • les figures 5A et 5B représentent des exemples de fonction F,
    • la figure 6 représente la structure d'un système de calcul pour un mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 7 représente la structure d'un opérateur colonne pour un mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 8 représente la structure d'une partie d'un système de calcul pour un mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 9 représente une réalisation d'une autre partie d'un système de calcul pour un mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 10 représente un circuit associé à un photodétecteur, pour le traitement des données de ce photodétecteur ;
    • les figures 11A et 11B représentent un signal analogique fourni par un photodétecteur (figure 10A), ainsi que le signal analogique numérisé correspondant (figure 10B) ;
    • la figure 12 représente un mode de réalisation d'un dispositif pour la détermination d'une position présumée d'un événement.
    In any case, the features and advantages of the invention will appear better in the light of the description which follows. This description relates to the exemplary embodiments, given for explanatory and nonlimiting purposes, with reference to the appended drawings in which:
    • FIG. 1, already described, is a schematic section of a detection head of a known Anger-type camera;
    • FIG. 2, already described, schematically shows a device for collecting and coding signals coming from photomultipliers of the detection head of FIG. 1;
    • FIG. 3 represents the interconnection of a set of photodetectors,
    • FIG. 4 represents a device for reading a set of photodetectors, for the implementation of the invention,
    • FIGS. 5A and 5B show examples of function F,
    • FIG. 6 represents the structure of a computing system for one embodiment of the invention,
    • FIG. 7 represents the structure of a column operator for one embodiment of the invention,
    • FIG. 8 represents the structure of a part of a computing system for one embodiment of the invention,
    • FIG. 9 represents an embodiment of another part of a computing system for one embodiment of the invention,
    • FIG. 10 represents a circuit associated with a photodetector, for processing the data of this photodetector;
    • Figs. 11A and 11B show an analog signal provided by a photodetector (Fig. 10A), as well as the corresponding digitized analog signal (Fig. 10B);
    • Fig. 12 shows an embodiment of a device for determining a presumed position of an event.

    Description détaillée de modes de réalisation de l'inventionDetailed description of embodiments of the invention

    L'invention va être décrite de manière détaillée pour des photomultiplicateurs d'une gamma-caméra. Cependant, cette description vaut aussi pour des photodétecteurs quelconques, ne faisant pas nécessairement partie d'une gamma-caméra.The invention will be described in a manner detailed for photomultipliers of a gamma camera. However, this description also applies to any photodetectors, which do not necessarily part of a gamma camera.

    La figure 3 représente un ensemble de photomultiplicateurs 60, 60-1, 60-2,... constituant une tête de gamma-caméra. Chaque photomultiplicateur est repéré par sa position (i,j) dans l'ensemble des photomultiplicateurs. Plus précisément, on désigne par XCi,j et YCi,j les coordonnées, suivant deux axes X, Y, du centre du photomultiplicateur i, j.FIG. 3 represents a set of photomultipliers 60, 60-1, 60-2, ... constituting a gamma-camera head. Each photomultiplier is identified by its position (i, j) in all the photomultipliers. More precisely, XC i, j and YC i denote the coordinates, along two axes X, Y, of the center of the photomultiplier i, j.

    Le signal issu de chacun des photomultiplicateurs est numérisé et traité individuellement (intégration, corrections, etc.). Chaque photomultiplicateur possède un niveau de registre de stockage qui permet de mémoriser la contribution de chaque photomultiplicateur lors de la détection d'un événement. Ces aspects seront traités plus loin en liaison avec les figures 10-11B.The signal from each of the photomultipliers is digitized and processed individually (integration, corrections, etc.). Each photomultiplier has a level of storage register that can memorize the contribution of each photomultiplier during the detection of an event. These aspects will be treated further in connection with Figures 10-11B.

    Le réseau de photomultiplicateurs est organisé en lignes et en colonnes, et toutes les sorties des registres de stockage des photomultiplicateurs d'une même colonne sont connectés sur un bus 62 (bus colonne). Les bus colonne peuvent être rassemblés en un bus série 64.The network of photomultipliers is organized in rows and columns, and all the outputs of the photomultiplier storage registers of a same column are connected on a bus 62 (bus column). Column buses can be collected in one 64 series bus.

    Un opérateur réalisant les diverses étapes du procédé selon l'invention peut être connecté sur le bus série. Cet opérateur travaille alors en série, le temps de traitement étant d'autant plus long que le nombre de photodétecteurs intervenant dans le calcul est grand. An operator performing the various stages of the method according to the invention can be connected on the bus series. This operator then works in series, the time the longer the number of Photodetectors involved in the calculation is great.

    Il peut être également prévu de réaliser un traitement en parallèle : un opérateur réalisant les diverses étapes du procédé selon l'invention est connecté sur les bus colonne 62. On obtient ainsi un meilleur taux de comptage.It may also be planned to carry out a parallel processing: an operator performing the various stages of the process according to the invention is connected on the column buses 62. This gives a better counting rate.

    Lorsque le réseau de photomultiplicateurs n'est pas trop important, on peut prendre en compte l'ensemble des photomultiplicateurs.When the photomultiplier network is not not too important, we can take into account all photomultipliers.

    Lorsque le réseau de photomultiplicateurs est important (par exemple entre 50 et 100 photomultiplicateurs), une position grossière de l'événement est d'abord déterminée, par exemple par une méthode qui sera décrite plus loin, en liaison avec la figure 12.When the photomultiplier network is important (for example between 50 and 100 photomultipliers), a coarse position of the event is first determined, for example by a method to be described later, in connection with the figure 12.

    Le fait de connaítre la zone d'interaction de l'événement permet déjà de limiter le nombre de photomultiplicateurs à prendre en compte pour calculer la position de l'interaction. En effet, seules les deux couronnes de photomultiplicateurs qui entourent le photomultiplicateur lieu de l'interaction portent en général de l'information significative.Knowing the interaction zone of the event already allows to limit the number of photomultipliers to take into account to compute the position of the interaction. Indeed, only the two crowns of photomultipliers that surround the photomultiplier place of interaction carry in general information.

    La précision de la position présumée étant insuffisante, on est cependant souvent appelé à lire une zone plus large que celle strictement nécessaire (par exemple souvent jusqu'à 25 ou 30 lectures par événement). La durée de lecture des registres de stockage pour traiter un événement est un passage obligé qui influe directement sur le taux de comptage de la machine (nombre d'événements traités par seconde). The accuracy of the presumed position being insufficient, we are often called to read a wider area than strictly necessary (for example, often up to 25 or 30 readings per event). The reading time of the registers of storage to handle an event is a passage obliged which directly influences the count rate of the machine (number of events handled by second).

    Dans le cas du traitement en parallèle, des moyens 66 permettent de sélectionner chaque colonne indépendamment des autres. Ces moyens 66 sont par exemple commandés par un séquenceur de lecture 68 (figure 4).In the case of parallel processing, means 66 can select each column independently of others. These means 66 are by example commanded by a sequencer (Figure 4).

    La figure 4 illustre de manière plus précise un dispositif permettant de mettre en oeuvre le traitement en parallèle.Figure 4 illustrates more precisely a device for implementing the treatment in parallel.

    Un séquenceur de lecture 68 permet de lire le contenu du registre de stockage de chaque photomultiplicateur. Soit Ni,j le contenu du registre de stockage du photomultiplicateur de colonne i et de ligne j. Ni,j représente en fait, par exemple, une intégrale numérique du signal délivré par le photomultiplicateur i,j en réponse à un événement.A read sequencer 68 makes it possible to read the contents of the storage register of each photomultiplier. Let N i, j be the contents of the storage register of the column photomultiplier i and line j. N i, j is actually, for example, a digital integral of the signal delivered by the photomultiplier i, j in response to an event.

    Des moyens 70 permettent de déterminer une position présumée, ou grossière de l'événement. Ces moyens seront décrits plus loin de manière plus détaillée (figure 12).Means 70 make it possible to determine a presumed or gross position of the event. These means will be described further in a more in detail (Figure 12).

    Le séquenceur de lecture 68 commande l'adressage des colonnes par un multiplexeur 74. La contribution de chaque colonne à l'énergie totale, à la composante en X du barycentre (XC) et à la composante en Y du barycentre (YC) est transférée à un système de calcul 76, soit par l'adressage des colonnes via le multiplexeur, soit directement par le séquenceur de calcul 68.The command sequencer 68 the addressing of the columns by a multiplexer 74. The contribution of each column to the total energy, to the X component of the center of gravity (XC) and the component in Y of the center of gravity (YC) is transferred to a system of calculation 76, either by addressing the columns via the multiplexer, either directly by the sequencer of calculation 68.

    Le nombre de colonnes et de lignes pris en compte autour de chaque position présumée est imposé par l'imprécision de la détermination. Sur la figure 4, ce sont 36 (6x6) photomultiplicateurs qui sont pris en compte. D'une manière générale, pour un champ de N photomultiplicateurs on peut être amené à prendre en compte N1 photomultiplicateurs (N1<N) en fonction de la précision voulue : sur la figure 4, N=11x9 et N1=6x6.The number of columns and rows taken into account around each presumed position is imposed by the inaccuracy of the determination. In Figure 4, 36 (6x6) photomultipliers are taken into account. In general, for a field of N photomultipliers it may be necessary to take into account N 1 photomultipliers (N 1 <N) as a function of the desired precision: in FIG. 4, N = 11 × 9 and N 1 = 6 × 6 .

    Par conséquent, à chaque événement correspond une position présumée (PP) et, à chaque position présumée, on fait correspondre un ensemble de N1 (36) photomultiplicateurs situés sur 6 lignes et 6 colonnes successives de façon à ce que tous les photomultiplicateurs qui ont stocké de l'information soient retenus. A chaque pas de lecture (tous les 100 nsec), le séquenceur de lecture 68 fournit, en fonction de la position présumée :

    • les commandes nécessaires au multiplexeur 74 pour qu'il puisse orienter les bus colonnes à lire vers l'organe de calcul 76,
    • les signaux de sélection de ligne de façon à présenter sur les bus colonne les registres de stockage commandés par la ligne n pour le premier temps de lecture, puis ceux commandés par la ligne n+1 pour le deuxième, et ceci jusqu'à ceux de la ligne n+5 pour le sixième temps de lecture,
    • les coordonnées XC et YC des centres des photomultiplicateurs présentés sur les bus colonne.
    Therefore, for each event corresponds an assumed position (PP) and, at each presumed position, a set of N 1 (36) photomultipliers located on 6 rows and 6 successive columns is matched so that all photomultipliers that have stored information be retained. At each reading step (every 100 nsec), the read sequencer 68 provides, depending on the presumed position:
    • the commands necessary for the multiplexer 74 so that it can orient the column buses to be read to the computing unit 76,
    • the line selection signals so as to present on the column buses the storage registers controlled by the line n for the first reading time, then those controlled by the line n + 1 for the second, and this up to those of the line n + 5 for the sixth reading time,
    • the XC and YC coordinates of the centers of the photomultipliers presented on the column buses.

    Le séquenceur peut être réalisé sous forme d'EPROM. A chaque position présumée correspond une page mémoire dans laquelle on décrit les commandes et les valeurs nécessaires au calcul. Cette page est lue ligne par ligne à l'aide d'un compteur 72 qui active les adresses basses des EPROM. The sequencer can be realized in form EPROM. At each presumed position corresponds a page memory in which the commands and values needed for calculation. This page is read online per line using a counter 72 which activates the low addresses of the EPROMs.

    Le calcul de l'énergie et/ou de la position brute P0, en X et en Y, d'un événement peut être résumé de la manière suivante :

  • α) l'énergie de l'événement est la somme des contributions de tous les photomultiplicateurs qui entourent la position présumée :
    Figure 00220001
    Cette expression peut aussi s'écrire :
    Figure 00220002
    représente la somme des contributions des 6 photomultiplicateurs de la colonne i, l'énergie E étant la somme des énergies obtenues sur les 6 colonnes.
  • β) La position P0 de l'événement est calculée par la méthode du barycentre :
    • Figure 00220003
      où XCi,j est la coordonnée en X du centre du photomultiplicateur situé sur la colonne i et la ligne j,
    • Figure 00220004
      où YCi,j est la coordonnée en Y du centre du photomultiplicateur situé sur la colonne i et la ligne j, Comme précédemment, on peut aussi écrire :
    • Figure 00220005
      est la contribution au barycentre en X des 6 photomultiplicateurs de la colonne i,
    • Figure 00230001
      est la contribution au barycentre en Y des 6 photomultiplicateurs de la colonne i.
  • The calculation of the energy and / or the raw position P 0 , in X and Y, of an event can be summarized as follows:
  • α) the energy of the event is the sum of the contributions of all the photomultipliers that surround the presumed position:
    Figure 00220001
    This expression can also be written:
    Figure 00220002
    represents the sum of the contributions of the 6 photomultipliers of the column i, the energy E being the sum of the energies obtained on the 6 columns.
  • β) The position P 0 of the event is calculated by the centroid method:
    • Figure 00220003
      where XC i, j is the X coordinate of the center of the photomultiplier located on the column i and the line j,
    • Figure 00220004
      where YC i, j is the Y coordinate of the center of the photomultiplier located on the column i and the line j, As previously, one can also write:
    • Figure 00220005
      is the X-centroid contribution of the 6 photomultipliers of column i,
    • Figure 00230001
      is the Y-centroid contribution of the 6 photomultipliers of column i.
  • On appelle barycentre brut P0 le résultat obtenu à l'aide des étapes α) et β) décrites ci-dessus, par opposition au barycentre pondéré.We call the gross barycenter P 0 the result obtained using steps α) and β) described above, as opposed to the weighted barycentre.

    Une fois le barycentre brut P0(X0, Y0) connu, on peut calculer la distance di,j du centre de chaque photomultiplicateur à P0 et pondérer la valeur Ni,j en calculant un nouvel Ni,j appelé N'i,j, tel que N'i,j=F(Ni,j), où F est une fonction de di,j (fonction de pondération).Once the gross barycentre P 0 (X 0 , Y 0 ) is known, we can calculate the distance d i, j from the center of each photomultiplier to P 0 and weight the value N i, j by calculating a new N i, j called N ' i, j , such that N' i, j = F (N i, j ), where F is a function of d i, j (weighting function).

    Cette fonction F est déterminée de manière empirique et adaptée à chaque type de photomultiplicateur et à chaque géométrie de collection de la lumière.This function F is determined so empirical and adapted to each type of photomultiplier and at every collection geometry light.

    La fonction F, généralement:

    • est inférieure à 1, pour di,j faible (pour minimiser la contribution du photomultiplicateur qui reçoit l'événement quand celui-ci est proche de son centre, ce photomultiplicateur contribuant peu à l'information sur le barycentre),
    • est supérieure à 1 quand di,j est de l'ordre de grandeur de la dimension du photomultiplicateur (pour renforcer la contribution des photomultiplicateurs de première couronne, c'est-à-dire des photomultiplicateurs les plus proches du photomultiplicateur qui reçoit l'événement),
    • tend vers zéro, lorsque di,j devient grand (pour diminuer la contribution des photomultiplicateurs au fur et à mesure qu'ils sont plus loin du lieu de l'interaction, car le rapport signal/bruit de leur contribution devient de plus en plus mauvais).
    Function F, usually:
    • is less than 1, for d i, j low (to minimize the contribution of the photomultiplier that receives the event when it is close to its center, this photomultiplier contributing little to the information on the center of gravity),
    • is greater than 1 when d i, j is of the order of magnitude of the size of the photomultiplier (to reinforce the contribution of the photomultipliers of the first ring, that is to say photomultipliers closest to the photomultiplier which receives the event),
    • tends to zero, when d i, j becomes large (to decrease the contribution of photomultipliers as they are farther away from the interaction location, as the signal-to-noise ratio of their contribution becomes more and more bad).

    Un premier exemple de fonction F(d) est donné sur la figure 5A. Ce premier exemple correspond à des photomultiplicateurs carrés de 75 mm. Des valeurs de F, pour des valeurs particulières de d (avec un pas de 5 mm), sont données dans le tableau I ci-dessous. d F d F 0 0,8 80 1,18 5 0,809 85 1,13 10 0,826 90 1 15 0,85 95 0,831 20 0,883 100 0,663 25 0,916 105 0,494 30 0,95 110 0,325 35 0,983 115 0,117 40 1,016 120 0,1 45 1,05 125 0,065 50 1,083 130 0,035 55 1,116 135 0,015 60 1,15 140 0 65 1,176 145 0 70 1,194 150 0 75 1,2 - - A first example of function F (d) is given in FIG. 5A. This first example corresponds to 75 mm square photomultipliers. Values of F, for particular values of d (with a pitch of 5 mm), are given in Table I below. d F d F 0 0.8 80 1.18 5 0.809 85 1.13 10 0.826 90 1 15 0.85 95 0.831 20 0.883 100 0.663 25 0.916 105 0.494 30 0.95 110 0.325 35 0.983 115 0.117 40 1,016 120 0.1 45 1.05 125 0,065 50 1,083 130 0,035 55 1,116 135 0,015 60 1.15 140 0 65 1,176 145 0 70 1,194 150 0 75 1.2 - -

    Un second exemple de fonction F(d) est donné sur la figure 5B. Ce second exemple correspond à des photomultiplicateurs hexagonaux de 60 mm. Des valeurs de F, pour des valeurs particulières de d (avec un pas de 5 mm), sont données dans le tableau II ci-dessous. d F d F 0 0,8 65 0,863 5 0,813 70 0,744 10 0,856 75 0,619 15 0,906 80 0,475 20 0,963 85 0,319 25 1,006 90 0,181 30 1,056 95 0,081 35 1,106 100 0,025 40 1,15 105 0,013 45 1,169 110 0 50 1,144 115 0 55 1,075 120 0 60 0,975 - - A second example of function F (d) is given in FIG. 5B. This second example corresponds to hexagonal photomultipliers of 60 mm. Values of F for particular values of d (with a pitch of 5 mm) are given in Table II below. d F d F 0 0.8 65 0.863 5 0.813 70 0.744 10 0.856 75 0.619 15 0.906 80 0,475 20 0.963 85 0.319 25 1,006 90 0,181 30 1,056 95 0.081 35 1,106 100 0,025 40 1.15 105 0,013 45 1,169 110 0 50 1,144 115 0 55 1,075 120 0 60 0,975 - -

    Du point de vue de la réalisation, le calcul du barycentre pondéré P1 est réalisé de la même manière que le barycentre brut P0, après avoir remplacé Ni,j par N'i,j. On fait donc suivre le calcul du barycentre brut par une opération de pondération avec la fonction F.From the point of view of the realization, the computation of the weighted barycenter P 1 is carried out in the same way as the gross barycenter P 0 , after replacing N i, j by N ' i, j . We then follow the calculation of the gross centroid by a weighting operation with the function F.

    Un dispositif ou système de calcul 76 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut comporter trois ensembles représentés schématiquement sur la figure 6 et désignés respectivement par les références 78, 80 et 82.A computing device or system 76 for the implementation of the process according to the invention can have three sets schematically represented in Figure 6 and designated respectively by the references 78, 80 and 82.

    La structure du dispositif 78 permettant de déterminer P0 va être décrite de manière plus précise en liaison avec les figures 7 et 8.The structure of the device 78 for determining P 0 will be described more precisely in connection with FIGS. 7 and 8.

    La figure 7 représente des moyens 90 associés à chaque colonne et dénommés par la suite opérateur colonne. FIG. 7 represents means 90 associated with each column and subsequently called operator column.

    Celui-ci reçoit, en plus des valeurs Ni,j des photomultiplicateurs de la colonne, les coordonnées XCi,j et YCi,j des centres des photomultiplicateurs correspondants, par exemple fournies par le séquenceur de lecture 68. Les coordonnées en X ne sont pas obligatoirement identiques pour une même colonne car elles doivent tenir compte de la position réelle du photomultiplicateur au sein du champ de la gamma-caméra. Il en va de même pour les coordonnées en Y. Dans l'exemple donné, chaque sortie de bus colonne est connecté à l'entrée d'un opérateur colonne 90.The latter receives, in addition to the values N i, j photomultipliers of the column, the coordinates XC i, j and YC i, j of the centers of the corresponding photomultipliers, for example provided by the read sequencer 68. The X coordinates are not necessarily identical for the same column because they must take into account the actual position of the photomultiplier within the gamma-camera field. The same applies to the Y coordinates. In the example given, each column bus output is connected to the input of a column operator 90.

    Chaque opérateur colonne 90 accomplit trois opérations, de préférence en parallèle.Each column operator 90 accomplishes three operations, preferably in parallel.

    Une première opération consiste à calculer la contribution de la colonne à l'énergie. Par exemple, après avoir été initialisé en début de séquence, un accumulateur 92 fait la somme des valeurs Ni,j des 6 photomultiplicateurs de la colonne et stocke le résultat dans un registre 94 (RSEcol). Les sorties des 6 registres (RSEcol1 à RSEcol6) sont regroupées sur un bus commun BECOL.A first operation consists in calculating the contribution of the column to the energy. For example, after being initialized at the beginning of the sequence, an accumulator 92 sums the values N i, j of the 6 photomultipliers of the column and stores the result in a register 94 (CSsch). The outputs of the 6 registers (RSEcol1 to RSEcol6) are grouped on a common BECOL bus.

    Une deuxième opération consiste à calculer la contribution de la colonne au barycentre en X. Par exemple, après avoir été initialisé en début de séquence, un multiplieur-accumulateur 96 effectue la somme des contributions au barycentre en X des 6 photomultiplicateurs de la colonne, et stocke le résultat dans un registre 98 (RSXcol). Les sorties des 6 registres (RSXcol1 à RSXcol6) sont regroupées sur un bus commun BXCOL. A second operation is to calculate the contribution of the column to the centroid in X. By example, after being initialized at the beginning of sequence, a multiplier-accumulator 96 performs the sum of the contributions to the center of gravity in X of the 6 photomultipliers of the column, and stores the result in a register 98 (RSXcol). The outputs of 6 registers (RSXcol1 to RSXcol6) are grouped on one BXCOL common bus.

    Une troisième opération consiste à calculer la contribution de la colonne au barycentre en Y. Par exemple, après avoir été initialisé, un second multiplieur-accumulateur 100 effectue la somme des contributions au barycentre en Y des 6 photomultiplicateurs de la colonne, et stocke le résultat dans un registre 102 (RSYcol). Les sorties des 6 registres (RSYcol1 à RSYcol6) sont regroupées sur un bus commun BYCOL.A third operation is to calculate the contribution of the column to the centroid in Y. By example, after being initialized, a second multiplier-accumulator 100 makes the sum of contributions to the center of gravity Y of the 6 photomultipliers of the column, and stores the result in a register 102 (RSYcol). The outputs of 6 registers (RSYcol1 to RSYcol6) are grouped on one BYCOL common bus.

    A la fin des 6 temps de lecture, les 6 opérateurs colonne ayant effectué leur travail deviennent disponibles pour une nouvelle lecture puisque les résultats de la première lecture sont mémorisés.At the end of the 6 reading times, the 6 column operators who did their job become available for a new reading since the results of the first reading are stored.

    En parallèle à ces opérations de calcul, les valeurs Ni,j des photomultiplicateurs ainsi que les coordonnées XCi,j et YCi,j peuvent être mémorisées dans un système 104 de type FIFO de façon à pouvoir être utilisées par la suite.In parallel with these calculation operations, the values N i, j of the photomultipliers and the coordinates XC i, j and YC i, j can be stored in a system 104 of the FIFO type so that they can be used later.

    Un regroupement des contributions à l'énergie et aux coordonnées du barycentre en X et en Y est ensuite effectué. Ce regroupement va être décrit à l'aide de la figure 8 où les références 90-1, ..., 90-6 désignent 6 opérateurs colonne du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 7.A grouping of contributions to energy and at the coordinates of the centroid in X and in Y is then performed. This grouping will be described in using figure 8 where references 90-1, ..., 90-6 designate 6 column operators of the type described above in connection with Figure 7.

    Un accumulateur 106, après avoir été initialisé en début de séquence, alimenté par le bus BECOL, effectue la somme des six registres RSEcol1 à RSEcol6 et stocke le résultat dans un registre 108 (ENERGIE). Le contenu de ce registre représente la somme des contributions à l'énergie des 36 photomultiplicateurs entourant la position présumée, donc l'énergie de l'événement.An accumulator 106, after being initialized at the beginning of the sequence, powered by the BECOL bus, calculates the sum of the six RSEcol1 registers1 to RSEcol6 and stores the result in a register 108 (ENERGY). The content of this register represents the sum of contributions to the energy of 36 photomultipliers surrounding the presumed position, so the energy of the event.

    Un second accumulateur 110, alimenté par le bus BXCOL, effectue la somme des six registres RSXcol1 à RSXcol6, et stocke le résultat dans un registre 112 (RXN). Le contenu de ce registre représente

    Figure 00280001
    A second accumulator 110, powered by the BXCOL bus, sums the six registers RSXcol1 to RSXcol6, and stores the result in a register 112 (RXN). The contents of this register represent
    Figure 00280001

    Un troisième accumulateur 114, alimenté par le bus BYCOL, effectue la somme des six registres RSYcol1 à RSYcol6, et stocke le résultat dans un registre 116 (RYN). Le contenu de ce registre représente

    Figure 00280002
    A third accumulator 114, powered by the BYCOL bus, calculates the sum of the six registers RSYcol1 to RSYcol6, and stores the result in a register 116 (RYN). The contents of this register represent
    Figure 00280002

    Les registres RSEcol, RSXcol et RSYcol sont ensuite libérés de façon à pouvoir être utilisés par les opérateurs colonne, et les accumulateurs sont ainsi de nouveau disponibles pour traiter un nouvel événement.The RSEcol, RSXcol and RSYcol registers are then released so that they can be used by column operators, and accumulators are well again available to process a new event.

    Enfin, les coordonnées X0 et Y0 du point d'interaction P0 de l'événement sont calculées en effectuant deux divisions à l'aide d'un diviseur 118 : X0=RXN/ENERGIE, et Y0=RYN/ENERGIE, et ceci en moins de 6 temps de lecture pour pouvoir libérer les registres de stockage 108, 112, 116. Les diviseurs intégrés pipelinés du commerce (de type RAYTHEON 3211 par exemple) sont capables d'assumer largement ces performances et permettent même de n'utiliser qu'un seul boítier, en effectuant les deux divisions successivement.Finally, the coordinates X 0 and Y 0 of the interaction point P 0 of the event are calculated by performing two divisions using a divider 118: X 0 = RXN / ENERGY and Y 0 = RYN / ENERGY and this in less than 6 read times to be able to release the storage registers 108, 112, 116. The integrated pipelined integrated dividers (of the RAYTHEON 3211 type, for example) are capable of largely assuming these performances and even make it possible to use only one housing, performing the two divisions successively.

    On obtient donc la position P0 de l'événement dont les coordonnées X0 et Y0 sont stockées dans un registre 120 (RX0 et RY0). Parallèlement aux divisions, l'énergie peut être pipelinée depuis le registre 108 vers un registre 122 de façon à libérer le registre 108 pour l'événement suivant.We thus obtain the position P 0 of the event whose coordinates X 0 and Y 0 are stored in a register 120 (RX 0 and RY 0 ). In parallel with the divisions, the energy can be pipelined from the register 108 to a register 122 so as to release the register 108 for the next event.

    Une réalisation simple du dispositif 80 (calcul du barycentre pondéré : figure 6) est donnée en figure 9.A simple embodiment of the device 80 (calculation weighted barycentre: figure 6) is given in figure 9.

    Les valeurs de Ni,j, XCi,j, YCi,j, qui intervenaient dans le calcul du barycentre brut ont été mémorisées dans des mémoires FIFO désignées globalement par la référence 124 (on a déjà mentionné ci-dessus la mémoire 104 (figure 7) dans laquelle Ni,j est stockée). Le calcul est organisé selon les étapes 126-1, ..., 126-6 suivantes, pour chaque opérateur pondération travaillant sur une colonne :

    • 126-1 : récupération de la première valeur Ni,j et des coordonnées du centre du photomultiplicateur correspondant XCi,j et YCi,j (première valeur écrite dans la FIFO, donc première valeur lue) et stockage dans un registre d'entrée 128 de l'opérateur de pondération. Parallèlement mise en mémoire 130, à l'entrée de l'opérateur, de X0 et Y0. Cette mémorisation n'est pas répétée pour les 5 acquisitions de Ni,j, XCi,j et YCi,j suivantes puisque P0 reste le même.
    • 126-2 : calcul de dX=|XCi,j-X0|, et parallèlement de dY=|YCi,j-Y0|, et mise en mémoire 130, 132, 134, de dX, dY, Ni,j, XCi,j et YCi,j. Il y a ensuite libération des registres servant à l'étape 126-1, qui peuvent alors recueillir les valeurs relatives au photomultiplicateur suivant. Celui-ci est traité comme le précédent et ainsi de suite jusqu'au sixième.
    • 126-3 : calcul de (dX)2=dX*dX, et parallèlement de (dY)2=DY*DY, et mise en mémoire 136, 138, 140 de (dX)2, (dY)2, Ni,j, XCi,j, et YCi,j. Puis il y a libération des registres de sortie de l'étape 126-2,
    • 126-4 : calcul de d2=(dX)2+(dY)2 et stockage de d2, Ni,j, XCi,j et YCi,j dans des registres 142, 144 ; puis, libération des registres de sortie de l'étape 126-3.
    • 126-5 : adressage d'une EPROM 146 contenant la fonction F'=f'(d2), par le registre contenant d2. Ceci évite d'avoir à extraire la racine carrée de d2, sachant qu'il est facile d'obtenir F'=f'(d2) quand on connaít F=f(d). Il y a ensuite stockage de F', Ni,j, XCi,j et YCi,j dans . des registres 148, 150 et libération des registres de sortie de l'étape 126-4.
    • 126-6 : calcul de N'i,j=F'*Ni,j et stockage de N'i,j, XCi,j et YCi,j dans des registres 152, 154 ; puis il y a libération des registres de sortie de l'étape 126-5.
    The values of N i, j , X C i, j , Y C i, j , which were involved in the calculation of the gross barycenter were stored in FIFO memories generally designated by reference 124 (the memory 104 has already been mentioned above). (Figure 7) in which N i, j is stored). The calculation is organized according to the following steps 126-1, ..., 126-6, for each weighting operator working on a column:
    • 126-1: recovery of the first value N i, j and coordinates of the center of the corresponding photomultiplier XC i, j and YC i, j (first value written in the FIFO, therefore first value read) and storage in a register of 128 input of the weighting operator. In parallel memory 130, at the input of the operator, X 0 and Y 0 . This memorization is not repeated for the 5 acquisitions of N i, j , X C i, j and Y C i, j following since P 0 remains the same.
    • 126-2: computation of dX = | XC i, j -X 0 |, and parallel of dY = | YC i, j -Y 0 |, and storage in memory 130, 132, 134, of dX, dY, N i , j , XC i, j and YC i, j . Then, the registers for step 126-1 are released, which can then collect the values for the next photomultiplier. This one is treated as the precedent and so on until the sixth.
    • 126-3: calculation of (dX) 2 = dX * dX, and parallel of (dY) 2 = DY * DY, and storing 136, 138, 140 of (dX) 2 , (dY) 2 , N i, j , XC i, j , and YC i, j . Then there is release of the output registers of step 126-2,
    • 126-4: calculating d 2 = (dX) 2 + (dY) 2 and storing d 2 , N i, j , XC i, j and YC i, j in registers 142, 144; then, releasing the output registers of step 126-3.
    • 126-5: addressing of an EPROM 146 containing the function F '= f' (d 2 ), by the register containing d 2 . This avoids having to extract the square root of d 2 , knowing that it is easy to obtain F '= f' (d 2 ) when F = f (d) is known. There is then storage of F ', N i, j , XC i, j and YC i, j in. registers 148, 150 and releasing the output registers of step 126-4.
    • 126-6: computation of N ' i, j = F' * N i, j and storage of N ' i, j , XC i, j and YC i, j in registers 152, 154; then there is release of the output registers of step 126-5.

    Ainsi découpé et pipeliné le calcul de N'i,j est facilement réalisable car chaque pas de calcul est suffisamment simple pour être réalisé pendant la durée d'un pas de lecture (typiquement 100 nsec).Thus cut and pipelined the calculation of N ' i, j is easily achievable because each computation step is simple enough to be performed during the duration of a reading step (typically 100 nsec).

    Le troisième sous-système de calcul 82 (figure 6), pour calculer le barycentre pondéré X1, Y1, a une architecture du type de celle décrite ci-dessus en liaison avec les figures 7 et 8.The third computing subsystem 82 (FIG. 6), for calculating the weighted barycentre X 1 , Y 1 , has an architecture of the type of that described above in conjunction with FIGS. 7 and 8.

    La sortie du barycentre pondéré donne les nouvelles coordonnées X1, Y1 de la position de l'événement. On peut faire progresser la valeur de l'énergie parallèlement aux calculs ; on obtient en sortie finale, dans un même registre 88, l'énergie et les coordonnées de l'événement.The weighted center of gravity output gives the new coordinates X 1 , Y 1 of the position of the event. The value of energy can be increased parallel to the calculations; in the same register 88, the energy and the coordinates of the event are obtained at the final output.

    Il reste à décrire comment le signal issu de chaque photomultiplicateur est détecté et traité, en en particulier comment une position présumée de l'événement peut être calculée.It remains to describe how the signal from each photomultiplier is detected and processed, in particular how an alleged position of the event can be calculated.

    La figure 10 représente la partie du dispositif associée à un unique photomultiplicateur 60. Le photomultiplicateur 60 relié à un convertisseur courant-tension 262. En réponse à un événement détecté par le photomultiplicateur, on obtient un signal sur la sortie 264 du convertisseur courant-tension 262, par exemple du type de celui qui est illustré sur la figure 11A.Figure 10 shows the part of the device associated with a single photomultiplier 60. The photomultiplier 60 connected to a converter current-voltage 262. In response to a detected event by the photomultiplier, we obtain a signal on the output 264 of the current-voltage converter 262, by example of the type of the one shown in the figure 11A.

    Le graphique de la figure 11A indique, en ordonnées, l'amplitude du signal correspondant à l'impulsion et, en abscisses, le temps. L'amplitude du signal et le temps sont indiqués en échelle arbitraire. t0 désigne l'instant de départ de l'impulsion fournie par le photodétecteur et t1 l'instant où l'impulsion redevient quasiment nulle, après être passée par un maximum. A titre indicatif, la durée correspondant à l'intervalle t1 - t0 est de l'ordre d'une microseconde, dans le cas d'un photomultiplicateur d'une gamma-caméra couplé à un cristal de NaI (Tℓ).The graph of FIG. 11A indicates, on the ordinate, the amplitude of the signal corresponding to the pulse and, as abscissa, the time. The amplitude of the signal and the time are indicated in arbitrary scale. t 0 denotes the start time of the pulse provided by the photodetector and t 1 the moment when the pulse returns to almost zero after having passed through a maximum. By way of indication, the duration corresponding to the interval t 1 -t 0 is of the order of one microsecond, in the case of a photomultiplier of a gamma-camera coupled to an NaI crystal (Tℓ).

    Le signal analogique présent sur la borne de sortie 264 est dirigé vers un convertisseur analogique-numérique 266. Ce dernier échantillonne chaque impulsion du signal en un certain nombre d'échantillons n, comme illustré sur la figure 10B. Deux échantillons consécutifs sont séparés par un pas, ou intervalle d'horloge p (l'horloge fonctionnant à 1/p Hz).The analog signal present on the terminal of output 264 is directed to a converter analog-digital 266. The latter samples each pulse of the signal into a number n samples, as shown in Figure 10B. Two consecutive samples are separated by a step, or clock interval p (the clock running at 1 / p Hz).

    A titre d'exemple, le convertisseur échantillonne chaque impulsion du signal en n = 10 échantillons. Pour un signal de 1 microseconde, un échantillonnage est alors effectué toutes les 100 nanosecondes.For example, the converter samples each pulse of the signal in n = 10 samples. For a signal of 1 microsecond, a sampling is then performed every 100 nanoseconds.

    Le convertisseur analogique-numérique 266 est, de préférence, un convertisseur rapide, de type « flash » pouvant fonctionner à une fréquence de l'ordre de 10 à 20 mégahertz.The analog-digital converter 266 is, preferably, a fast converter, of type "Flash" capable of operating at a frequency of the order of 10 to 20 megahertz.

    Le signal numérique issu du convertisseur analogique-numérique 266 dirigé vers un sommateur numérique 268. Ce sommateur effectue une somme glissante des échantillons qui lui sont transmis par le convertisseur analogique-numérique 266. La somme glissante est effectuée sur un nombre donné d'échantillons. Ce nombre prédéterminé est égal, par exemple, à 10.The digital signal from the converter analog-digital 266 directed to an adder number 268. This summoner makes a sum of the samples sent to it by the analog-digital converter 266. The sum slippery is performed on a given number of samples. This predetermined number is equal, by example, at 10.

    Pour chaque photodétecteur i,j, cette somme glissante, ou l'intégrale numérique du signal associé à l'événement correspond à la grandeur Ni,j déjà introduite ci-dessus.For each photodetector i, j, this sliding sum, or the digital integral of the signal associated with the event corresponds to the magnitude N i, j already introduced above.

    Parallèlement, le résultat de la sommation effectuée avec les moyens 268 est stocké dans un registre 271. La fonction de stockage peut être composée de plusieurs registres pour permettre de mémoriser plusieurs événements temporellement très proches.At the same time, the result of the summation carried out with the means 268 is stored in a register 271. The storage function can be composed of several registers to allow memorize several events temporally very relatives.

    La valeur de la somme glissante est dirigée vers des moyens de comparaison 270. La valeur de la somme glissante y est comparée avec une valeur seuil prédéterminée fixée à une entrée 272 du comparateur 270. Ce comparateur émet sur une sortie 274 un signal binaire, représentatif du résultat de la comparaison (par exemple, 0 si la valeur de la somme glissante est inférieure à la valeur de référence fixée et 1 si la valeur de la somme glissante est supérieure à la valeur de référence).The value of the sliding sum is directed to means of comparison 270. The value of the sliding sum is compared with a threshold value predetermined set at an input 272 of the comparator 270. This comparator transmits on an output 274 a signal binary, representative of the result of the comparison (for example, 0 if the value of the sliding sum is below the set reference value and 1 if the value of the sliding sum is greater than the value reference).

    De façon à limiter la durée de ce dépassement, celui-ci ne sera validé que pendant une fenêtre temporelle centrée sur le maximum de la somme glissante. Ceci permet de séparer des événements proches dans le temps mais géographiquement distincts sur le champ du détecteur.In order to limit the duration of this overrun, it will only be validated during a window temporal centered on the maximum of the sum slippery. This allows to separate events close in time but geographically distinct on the detector field.

    Cette fenêtre est positionnée en prenant comme référence l'instant de passage du signal codé par un maximum. Cette détection est réalisée par les moyens 288 en comparant la valeur courante de la sortie du codeur à la valeur précédente. Lorsque la valeur courante est inférieure à la valeur précédente, le comparateur 288 émet une impulsion. Cette impulsion est envoyée à un registre à décalage 290 dont on règle le retard n1 pour générer une fenêtre temporelle centrée sur le maximum de la somme glissante. Pour tenir compte de l'imprécision (plus ou moins un pas d'échantillonnage) de la détermination de la position du maximum du signal codé, la fenêtre temporelle sera activée pendant n0 pas d'échantillonnage avec n0≥3 (par exemple n0=3), ce choix d'un minimum de trois garantissant un minimum de simultanéité des signaux de dépassement de seuil entre les photomultiplicateurs activés par un même événement.This window is positioned taking as reference the time of passage of the coded signal by a maximum. This detection is performed by the means 288 by comparing the current value of the output of the encoder to the previous value. When the current value is lower than the previous value, the comparator 288 emits a pulse. This pulse is sent to a shift register 290 whose delay n 1 is set to generate a time window centered on the maximum of the sliding sum. To take into account the inaccuracy (more or less a sampling step) of the determination of the position of the maximum of the coded signal, the time window will be activated during n 0 no sampling with n 0 ≥3 (for example n 0 = 3), this choice of a minimum of three guaranteeing a minimum of simultaneity of the threshold crossing signals between the photomultipliers activated by the same event.

    Une porte ET 292, dont les entrées sont le signal obtenu en sortie du comparateur 270, et le signal de sortie du registre à décalage 290, permet d'obtenir, sur sa sortie 294, un signal de dépassement de seuil à l'instant voulu par rapport au passage par le maximum du signal numérique.An AND gate 292, whose inputs are the signal obtained at the output of the comparator 270, and the output signal from the shift register 290, allows to obtain, on its output 294, a passing signal threshold at the desired moment in relation to the passage through the maximum of the digital signal.

    La figure 12 représente un dispositif, conforme à l'invention, pour le traitement des signaux issus de plusieurs photodétecteurs 60, 60-1, 60-2. Sur cette figure, des références identiques à celles de la figure 10 y désignent des éléments similaires ou correspondants.FIG. 12 represents a device, compliant to the invention, for the processing of signals from several photodetectors 60, 60-1, 60-2. On this figure, references identical to those of the figure 10 designate similar elements or correspondents.

    Sur cette figure, on voit qu'il est possible de prélever, en sortie du convertisseur courant-tension 262, un signal analogique 300, du type de celui qui est décrit ci-dessus en liaison avec la figure 11A. Sur la figure 12, la référence 302 désigne globalement l'ensemble des signaux analogiques prélevés sur les autres convertisseurs courant-tension 262-1, 262-2, .... L'ensemble de ces signaux rentrent dans un sommateur analogique 298 qui délivre un signal S, somme de tous les signaux analogiques fournis par un certain nombre de photodétecteurs, par exemple par tous les photodétecteurs. Un dispositif 304 permet de délivrer une impulsion I lors du passage du signal S par son maximum. Ce dispositif 304 comporte, par exemple, un différentiateur (capacité, amplificateur et résistances entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur) ; la sortie de ce différentiateur alimente un comparateur qui permet de détecter le passage à 0 de la sortie du différentiateur. L'impulsion I alimente l'entrée d'un registre à décalage 306 dont le pas p est réglé par l'horloge H. La sortie 307 de ce registre est dénommée impulsion de mémorisation et permet, en particulier, de déclencher le registre de mémorisation 271 correspondant au photodétecteur 60. Il déclenche également chaque registre de mémorisation associé à cnaque photodétecteur. Le retard du registre à décalage 306 est réglé de façon à ce que le front montant du signal de mémorisation 307 soit synchrone de l'instant où l'on doit mémoriser les sommes dans les registres 271.In this figure, we see that it is possible to take off at the output of the current-voltage converter 262, an analog signal 300, the type of which is described above in connection with Figure 11A. On the FIG. 12, the reference 302 designates globally all the analog signals taken from the other current-voltage converters 262-1, 262-2, .... All these signals fit into one analog summator 298 which delivers a signal S, sum of all the analog signals provided by a certain number of photodetectors, for example by all photodetectors. A device 304 makes it possible to deliver a pulse I during the passage of the signal S by its maximum. This device 304 comprises, for example, a differentiator (capacitance, amplifier and resistors between the input and the output of the amplifier); the output of this differentiator feeds a comparator which makes it possible to detect the passage to 0 of the output of the differentiator. Pulse I feeds the input of a shift register 306 whose pitch p is set by the clock H. The output 307 of this register is called memorization pulse and allows, in particular, to trigger the memory register 271 corresponding to the photodetector 60. It triggers also each memory register associated with photodetector. The delay of the shift register 306 is set so that the rising edge of the memory signal 307 is synchronous with the moment where we have to memorize the sums in the registers 271.

    L'ensemble des photodétecteurs 60, 60-1, 60-2, ... est réparti par exemple en un réseau bidimensionnel. The set of photodetectors 60, 60-1, 60-2, ... is distributed for example in a network two-dimensional.

    Afin de repérer la position présumée (ou grossière) d'un événement par rapport à ce réseau bidimensionnel de photodétecteurs, on associe avantageusement une mémoire à accès lecture à une première direction de repérage dans le réseau de photodétecteurs et une mémoire à accès lecture à une seconde direction de repérage dans le réseau des photodétecteurs. Si on repère ce réseau par des lignes et des colonnes, on peut donc ainsi associer une mémoire à accès lecture pour repérer une coordonnée « ligne » et une mémoire à accès lecture pour repérer une coordonnée « colonne ».To identify the presumed position (or coarse) of an event in relation to this network two-dimensional photodetectors, we associate advantageously a memory access read at a first tracking direction in the network of photodetectors and a read access memory to a second tracking direction in the network of photodetectors. If we find this network by lines and columns, so we can associate a read access memory to locate a coordinate "Line" and read access memory to locate a "column" coordinate.

    Plus précisément, dans un dispositif selon l'invention, du type ce celui illustré en figure 12, les sorties 294 qui représentent, lorsqu'elles sont actives, les photodétecteurs du centre de l'interaction, sont utilisées de la manière suivante :

    • un circuit OU (402) regroupe les sorties de type 294 des photodétecteurs d'une même colonne et génère un signal 422 actif lorsqu'au moins une de ses entrées est active. Il y a autant de circuits de type 402 que de colonnes,
    • un circuit OU (412) regroupe les sorties de type 294 des photodétecteurs d'une même ligne et génère un signal 432 actif lorsqu'au moins une de ses entrées est active. Il y a autant de circuits de type 412 que de lignes.
    More specifically, in a device according to the invention, of the type illustrated in FIG. 12, the outputs 294 which, when active, represent the photodetectors of the center of the interaction, are used in the following manner:
    • an OR circuit (402) groups the type 294 outputs of the photodetectors of the same column and generates an active signal 422 when at least one of its inputs is active. There are as many type 402 circuits as there are columns
    • an OR circuit (412) groups the type 294 outputs of the photodetectors of the same line and generates an active signal 432 when at least one of its inputs is active. There are as many 412 circuits as there are lines.

    Les signaux de type 422 sont les adresses d'une PROM 276 qui est programmée de façon à fournir la coordonnée (280) de la position présumée par rapport aux colonnes. De même, les signaux de type 432 sont les adresses d'une deuxième PROM 277 qui est programmée de façon à fournir la coordonnée (281) de la position présumée par rapport aux lignes. La position présumée, représentée par le couple de valeurs (280, 281), est mémorisée dans un registre 322, en même temps que l'on mémorise la contribution de tous les photodétecteurs dans leurs registres respectifs (271). Cette mémorisation est déclenchée par le signal 307 généré par le registre 306.The type 422 signals are the addresses of a PROM 276 which is programmed to provide the coordinate (280) of the presumed position to the columns. Similarly, type 432 signals are the addresses of a second PROM 277 which is programmed from to provide the coordinate (281) of the position presumed in relation to the lines. The presumed position, represented by the pair of values (280, 281), is stored in a register 322, at the same time as memorize the contribution of all photodetectors in their respective registers (271). This memorization is triggered by the signal 307 generated by register 306.

    Claims (24)

    1. Process for determining the position (P1) of an event in a coordinate system (X, Y) by means of a set of N photodetectors arranged in rows and columns, a random detector of a column of rank i and a row of rank j, being locatable in the coordinate system (X, Y), the event inducing a signal in the N photodetectors, the process involving the following steps:
      a) digitizing the signal supplied by each photodetector and calculating a value Ni,j representative of the energy supplied by each photodetector,
      b) calculating, as a function of Ni,j and the position of the photodetectors, an uncorrected position P0 (X0, Y0) of the event relative to the set of photodetectors,
      c) determination of the distance Di.j of each of the photodetectors relative to the position P0,
      the process being characterized in that it also comprises
      d) the calculation of a corrected value N'i,j = F'(Ni,j), in which F' is a function:
      which reduces (respectively does not modify) the value Ni,j for the photodetector corresponding to P0 and for a certain number N1 of photodetectors around P0,
      which increases or does not modify (respectively increases) the value Ni,j for a certain number of photodetectors N2 around the preceding Ni photodetectors,
      which tends towards 0 at higher values,
      e) calculating the position Pi of the event as a function of the position of the photodetectors and N'i,j.
    2. Process according to claim 1, in which the uncorrected position P0 of the event is implemented by calculating the barycentric coordinates (X0, Y0) of said event as a function of Ni,j and the position (XCi,j, YCi,j) of each photodetector.
    3. Process according to claim 1 or 2, in which the position P1 of the event is implemented by calculating the barycentric coordinates (X1, Y1) of the event as a function of N'i,j and the position (XCi,j, YCi,j) of each photodetector.
    4. Process according to one of claims 1 to 3, comprising the following step before step e), for each photodetector at the edge of the field of N photodetectors:
      e0) modify the value of the position (XCi,j, YCi,j) the new pair of values (XC'i,j, YC'i,j) being such that either the |XC'i,j| > |XCi,j| relation or the |YC'i,j| > |YCi,j| relation is satisfied, or both of these relations are satisfied.
    5. Process according to one of claims 2 and 3, the barycentric calculations being carried out in sequence.
    6. Process according to claim 2, in which the barycentric coordinates (X0, Y0) of the event could be determined using the following sub-steps:
      b1) a sub-step in which the following are determined for each column i:
      the contribution of the column to the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
      the contribution of the column to the X value of the barycentre of the event,
      the contribution of the column to the Y value of the barycentre of the event,
      b2) a sub-step in which the following are determined:
      the total energy induced by the event in the set of photo-detectors,
      the barycentric coordinates (X0, Y0) of the event with respect to the N photo-detectors.
    7. Process according to claim 3, in which the barycentric coordinates (X1, Y1) of the event could be determined using the following sub-steps:
      e1) a sub-step in which the following are determined for each column i:
      the contribution of the column to the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
      the contribution of the column to the X value of the barycentre of the event,
      the contribution of the column to the Y value of the barycentre of the event,
      e2) a sub-step in which the following are determined:
      the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
      the barycentric coordinates (X1, Y1) of the event with respect to the N photodetectors.
    8. Process according to one of claims 1 to 7, also comprising an additional step prior to step b):
      a'1) to determine the presumed position of an event.
    9. Process according to claim 8, also comprising a step:
      a'2) to delimit a subset of N' photodetectors among the set of N photodetectors around the presumed position of the event, only the signals from the N' photodetectors in this subset being processed according to steps b, c, d and e.
    10. Process according to one of claims 1 to 9, the photodetectors being photomultipliers of a gamma-camera.
    11. Imagery process in correction of transmission attenuation, embodying the process according to claim 10.
    12. PET coincidence imagery process embodying the process according to claim 10.
    13. Device for determining the position of an event in a coordinate system X, Y, particularly with respect to set of N photodetectors, comprising:
      a) means (266, 268) of digitizing signals output by each photodetector, and of calculating a value Ni,j representing the energy of the signal output by each photodetector,
      b) means (76, 78) of calculating an uncorrected position P0 of the event, characterized in that it also comprises:
      c) means (80, 130, 132) of determining a distance di,j of each photodetector relative to the uncorrected position,.
      d) means (80, 146, 152) for calculating a corrected value N'i,j of the energy supplied by each photodetector, said means (80, 146, 152) performing the said calculation in accordance with the formula N'i,j = F'(Ni,j), in which F' is a function:
      which reduces (respectively does not modify) the value Ni,j for the photodetector corresponding to P0 and for a certain number Ni of photodetectors around P0,
      which increases or which does not modify (respectively increases) the value Ni,j for a certain number of photodetectors N2 around said preceding N1 photodetectors,
      - which tends towards 0 for higher values,
      e) means (82) for calculating the position P1 of the event, said means being controlled by the means for calculating the corrected values N'i,j = F' (Ni,j).
    14. Device according to claim 13, the means of calculating the uncorrected position P0 of the event being means of calculating the barycentric coordinates of the said event.
    15. Device according to claim 13 or 14, the means of calculating the new position P1 of the event, being the means for implementing a barycentric calculation of this new position.
    16. Device according to claim 13, also comprising means:
      d') of modifying the value of the position (XCi,j, YCi,j) of the photodetectors located at the edge of the photodetectors field, to a position (XC'i,j, YCi,j) in which the [XC'i.j] > ]XCi,j] relation or the ]YC'i,j] > [YCi,j] relation is satisfied, or both of these relations are satisfied.
    17. Device according to one of claims 13 to 16, also comprising:
      a set of N photodetectors (60, 60-1, ..., 60-2) laid out in rows and columns,
      means of grouping the photodetectors in the same column on a column bus (62),
      means of grouping the column buses on a serial bus (64).
    18. Device according to claim 17, an operator including all means b) to e) being connected to the serial bus and performing serial processing of the data.
    19. Device according to claim 17, an operator grouping means b) to e) being connected to the serial bus and implementing a parallel data processing.
    20. Device according to claim 13, comprising means (90, 90-1, ..., 90-6) of determining the following for each column i:
      the contribution of the column to the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
      the contribution of the column to the X value of the barycentre of the event,
      the contribution of the column to the Y value of the barycentre of the event,
      and means (106, 110, 114) in which the following are determined:
      the total energy induced by the event in the set of photodetectors,
      the barycentric coordinates (Xo, Yo) of the event with respect to the N photodetectors.
    21. Device according to claim 15, also comprising means for:
      b') determining the following for each column i making use of the values of the weighted signal N'i,j:
      the contribution of the column to the total energy induced by the event in the set of photodetectors.
      the contribution of the column to the X value of the barycentre of the event,
      the contribution of the column to the Y value of the barycentre of the event,
      c') determining the following making use of the values of the contributions obtained in b')
      - the total energy induced by the event in the set of photodetectors
      - the new barycentric coordinates (X1, Y1) of the event with respect to the N photodetectors.
    22. Device according to any one of claims 13 to 21, also comprising means (70) of detecting the presumed position of an event.
    23. Device according to claim 22, also comprising means of delimiting a subset of N1 photodetectors among the set of N photodetectors around the presumed position of the event.
    24. Device according to one of claims 13 to 23, the photodetectors being the photomultipliers in a gamma-camera.
    EP97953959A 1996-12-31 1997-12-29 Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras Expired - Lifetime EP0950197B1 (en)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9616295A FR2757956B1 (en) 1996-12-31 1996-12-31 DEVICE AND METHOD FOR NUCLEAR LOCATION BY CALCULATION OF ITERATIVE BARYCENTER, AND APPLICATION TO GAMMA-CAMERAS
    FR9616295 1996-12-31
    PCT/FR1997/002436 WO1998029763A1 (en) 1996-12-31 1997-12-29 Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0950197A1 EP0950197A1 (en) 1999-10-20
    EP0950197B1 true EP0950197B1 (en) 2003-05-02

    Family

    ID=9499368

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP97953959A Expired - Lifetime EP0950197B1 (en) 1996-12-31 1997-12-29 Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras

    Country Status (6)

    Country Link
    US (1) US6348692B1 (en)
    EP (1) EP0950197B1 (en)
    JP (1) JP2001507452A (en)
    DE (1) DE69721566T2 (en)
    FR (1) FR2757956B1 (en)
    WO (1) WO1998029763A1 (en)

    Families Citing this family (10)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US6603125B1 (en) 2000-06-02 2003-08-05 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Event localization and fall-off correction by distance-dependent weighting
    FR2810172B1 (en) * 2000-06-13 2004-10-15 Commissariat Energie Atomique METHOD FOR CONVERTING AN ANALOG SIGNAL IN DIGITAL SIGNAL AND ELECTROMAGNETIC RADIATION DETECTOR USING THE SAME
    US6852978B2 (en) * 2002-10-31 2005-02-08 General Electric Company Crystal-based coincidence timing calibration method
    WO2004049001A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gamma camera with dynamic threshold
    US6900924B2 (en) * 2003-01-16 2005-05-31 Canon Kabushiki Kaisha Driving method of electrophoretic display
    US6847042B2 (en) * 2003-06-19 2005-01-25 Ge Medical Systems Global Technology Co., Llc Centroid apparatus and method for sub-pixel X-ray image resolution
    JP4727947B2 (en) * 2004-05-21 2011-07-20 株式会社島津製作所 Photodetection circuit
    TWI398664B (en) * 2009-10-30 2013-06-11 Iner Aec Executive Yuan Method for identifying and sorting sensing signals with resepct to crystal location of the scintillation detector
    DE102011075520A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for detecting X-ray quantum generated in X-ray unit used in medical field, involves evaluating measurement signals which is produced for approximating specific position at which X-ray quantum interacts with X-ray detector
    US11269088B2 (en) * 2017-07-31 2022-03-08 Shimadzu Corporation Radiation detector and nuclear medicine diagnosis device

    Family Cites Families (12)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US3011057A (en) 1958-01-02 1961-11-28 Hal O Anger Radiation image device
    US4060730A (en) * 1973-09-07 1977-11-29 Elscint, Ltd. Scintillation camera for establishing the coordinates of a radiation stimuli produced by a radiation field
    US4611283A (en) * 1981-12-30 1986-09-09 Raytheon Company Radiographic imaging apparatus and methods for operating such apparatus
    US5185259A (en) * 1982-05-05 1993-02-09 Genentech, Inc. Truncated human tissue plasminogen activator
    FR2546633B1 (en) 1983-05-27 1985-07-05 Thomson Csf PROCESS FOR TREATING LOCATION PULSES DELIVERED BY A GAMMACAMERA AND GAMMACAMERA IMPLEMENTING THIS METHOD
    EP0252566B1 (en) * 1986-07-09 1991-04-24 Laboratoires D'electronique Philips Scintillation camera
    FR2669439B1 (en) 1990-11-21 1993-10-22 Commissariat A Energie Atomique NUCLEAR DETECTION METHOD WITH CORRECTION OF BASIC POTENTIAL AND APPARATUS (ESPECIALLY GAMMA-CAMERA).
    GB9314398D0 (en) * 1993-07-12 1993-08-25 Gen Electric Signal processing in scintillation cameras for nuclear medicine
    US5576547A (en) * 1993-07-27 1996-11-19 Park Medical Systems Inc. Position calculation and energy correction in the digital scintillation camera
    US5444253A (en) * 1994-01-04 1995-08-22 Elscint Ltd. Gamma camera event location system
    FR2753279B1 (en) * 1996-09-09 1998-11-13 Smv Int PROCESS FOR TREATING PULSES DELIVERED BY A GAMMA CAMERA AND GAMMA CAMERA IMPLEMENTING THIS METHOD
    US5952662A (en) * 1997-12-31 1999-09-14 General Electric Company High event rate gamma camera

    Also Published As

    Publication number Publication date
    JP2001507452A (en) 2001-06-05
    DE69721566T2 (en) 2004-04-08
    US6348692B1 (en) 2002-02-19
    WO1998029763A1 (en) 1998-07-09
    DE69721566D1 (en) 2003-06-05
    FR2757956B1 (en) 1999-01-29
    EP0950197A1 (en) 1999-10-20
    FR2757956A1 (en) 1998-07-03

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP0931271B1 (en) Device and method for collecting and encoding signals coming from photodetectors
    EP0937265B1 (en) Signal processing device and method for a set of photodetectors of a gamma-camera
    FR2753279A1 (en) PROCESS FOR TREATING PULSES DELIVERED BY A GAMMA CAMERA AND GAMMA CAMERA IMPLEMENTING THIS METHOD
    EP0950197B1 (en) Device and method for nuclear locating by iterative computing of barycenter, and application to gamma-cameras
    EP0131478B1 (en) Process and gamma camera for treating localization pulses delivered by that camera
    EP0252566B1 (en) Scintillation camera
    Mullani et al. System design of fast PET scanners utilizing time-of-flight
    EP0487403B1 (en) Method of nuclear detection with base potential correction and corresponding device, notably a gamma camera
    EP0950196B1 (en) Device and process for nuclear location by weighted barycenter calculation using parallel-operating detectors, and application to gamma cameras
    EP0265025B1 (en) Scintillation camera
    FR2615961A1 (en) METHOD FOR TAKING ACCOUNT OF LOCATION PULSES DELIVERED BY A GAMMA CAMERA
    EP0277391B1 (en) Scintillation camera
    FR2755816A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING SIGNALS OF A SET OF PHOTODETECTORS HAVING A CELLULAR ARCHITECTURE, AND APPLICATION TO GAMMA CAMERAS
    FR2479990A1 (en) ELECTRONIC DEVICE FOR CORRECTING LINEARITY DEFECTS OF AN ANGER-TYPE GAMMAGRAM CAMERA
    EP0295991B1 (en) Method for localisation of nuclear radiation
    EP2133713A1 (en) Method, device and system for localizing an interaction point
    WO2012101332A1 (en) Method and device for correcting a pulse stack for a radiation detector
    JPS6113169A (en) Positron CT device
    FR2601461A1 (en) Scintillation camera
    EP0626590A1 (en) Method for decomposing scintigraphic images in total absorption- and diffused components
    Aoun Validation of the GATE Monte Carlo simulation of the Biospace small animal gamma camera on the lightweight grid CiGri. Application on the evaluation of the attenuated Radon transform inversion
    CN118276153A (en) Method, device, equipment and storage medium for processing scintillation pulse
    FR2717909A1 (en) Imaging procedure and apparatus, eg. for tomography
    Seifert 13 Compton Imaging
    FR2600168A1 (en) Scintillation camera

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    17P Request for examination filed

    Effective date: 19990608

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): DE GB IT NL

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20010518

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Designated state(s): DE GB IT NL

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: NOT ENGLISH

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 69721566

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20030605

    Kind code of ref document: P

    GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20040203

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: NL

    Payment date: 20081203

    Year of fee payment: 12

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Payment date: 20081224

    Year of fee payment: 12

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Payment date: 20081224

    Year of fee payment: 12

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Payment date: 20081224

    Year of fee payment: 12

    REG Reference to a national code

    Ref country code: NL

    Ref legal event code: V1

    Effective date: 20100701

    GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

    Effective date: 20091229

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: NL

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20100701

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20100701

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20091229

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20091229